(57)【要約】  【課題】  具体化され現実的に製造できる位相差発生部材と、それを用いた光ピックアップ装置を提供する。  【解決手段】  青紫色半導体レーザＬＤと対物レンズＯＢＪとの間に、位相差発生部材ＰＧを配置しており、位相差発生部材ＰＧは、光束が通過する光学面に構造性複屈折を有する異なる微細形状を形成した複数の領域Ｒ１〜Ｒ９を有し、一つの領域（例えばＲ４）を通過した光束は、他の領域（例えばＲ５）を通過した光束に対して異なる位相差を与えるようになっているので、例えば光軸近傍と周辺とで、通過する光束に異なる位相差を与えるようにすることができ、光ディスクＯＤの保護基板層ＰＬを通過したことで与えられる光路長の差をキャンセルして、光ディスクＯＤに適切に情報の記録及び／又は再生を行えることができる。【選択図】    図３
2006260635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を出射する光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、前記光源から出射された光束が、光ディスクの情報記録面で反射し、前記反射した光束を前記検出器で検出することによって情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間に、位相差発生部材を配置しており、
前記位相差発生部材は、光束が通過する面に構造性複屈折を有する異なる微細形状を形成した複数の領域を有し、一つの領域を通過した光束は、他の領域を通過した光束に対して異なる位相差を与えるようになっていることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記位相差発生部材において、前記複数の領域は、光軸を中心として半径方向に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状の高さが、他の領域の微細形状の高さと異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項４】
前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状のフィリングファクターが、他の領域の微細形状のフィリングファクターと異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状のピッチが、他の領域の微細形状のピッチと異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記位相差発生部材において、前記領域の高さが一定であり、且つ１つの領域の微細形状のフィリングファクターとピッチの少なくとも一方が、他の領域の微細形状のフィリングファクターとピッチの少なくとも前記一方と異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光ピックアップ装置に用いることを特徴とする位相差発生部材。
【請求項８】
光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させる位相差発生部材であって、光束が通過する面に構造性複屈折を有する微細形状を設けており、前記微細形状は光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させることを特徴とする位相差発生部材。
【請求項９】
前記微細形状は、周期的な複数の壁を有し、前記壁の高さは、位置に応じて異なっていることを特徴とする請求項８に記載の位相差発生部材。
【請求項１０】
前記微細形状は、周期的な複数の壁を有し、前記壁の幅は、位置に応じて異なっていることを特徴とする請求項８に記載の位相差発生部材。
【請求項１１】
前記位相差発生部材は、所定の厚さの保護基板層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、情報の記録及び／又は再生に使用される光束が前記保護基板層を通過することに起因して生じる位相差を補正するために用いられ、光軸からの距離と補正すべき位相差の量との関係から求められる理想補正曲線において補正すべき位相差の量が１０度以下に対応する前記位相差発生部材の領域では、前記理想補正曲線に関わらず、通過する光束に位相差を与えないことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の位相差発生部材。
【請求項１２】
前記位相差発生部材は、所定の厚さの保護基板層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、情報の記録及び／又は再生に使用される光束が前記保護基板層を通過することに起因して生じる位相差を補正するために用いられ、光軸からの距離と補正すべき位相差の量との関係から求められる理想補正曲線における補正すべき位相差の量が１０度以下に対応する前記位相差発生部材の領域では、通過する光束に均一な量の位相差を与えることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の位相差発生部材。
【請求項１３】
前記理想補正曲線における補正すべき位相差の量が４５度未満に対応する前記位相差発生部材の領域では、通過する光束に１種類以上４種類以下の位相差を与えることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の位相差発生部材。
【請求項１４】
前記理想補正曲線における補正すべき位相差の量が４５度以上に対応する前記位相差発生部材の領域では、前記理想補正曲線に近似した量の位相差を、通過する光束に与えることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の位相差発生部材。
【請求項１５】
前記微細形状のアスペクト比は１以上であることを特徴とする請求項７〜１４のいずれかに記載の位相差発生部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差発生部材を備えた光ピックアップ装置及び位相差発生部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録／再生を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４、７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり２０〜３０ＧＢの情報の記録が可能であり、又、ＮＡ０．６５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＨＤ  ＤＶＤ（以下、ＨＤという）では、直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１面あたり１５〜２０ＧＢの情報の記録が可能である。尚、ＢＤでは、光ディスクの傾き（スキュー）に起因して発生するコマ収差が増大するため、ＤＶＤにおける場合よりも保護基板を薄く設計し（ＤＶＤの０．６ｍｍに対して、０．１ｍｍ）、スキューによるコマ収差量を低減している。以下、本明細書では、このような光ディスクを「高密度光ディスク」と呼ぶ。
【０００３】
ところで、高密度光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置においては、それに用いる光学設計の困難さが指摘されている。例えば、反射光における収差を排除して、光検出器で誤検出を招かないようにする必要があるが、高密度光ディスクに与えられた保護基板を光束が通過する際に、光軸近傍と、光束の周辺とでは光路長が異なってしまい、位相差が生じ、それにより誤検出を招く恐れがある。かかる問題は、特に短波長の光束において顕在化する傾向がある。これに対し、非特許文献１に開示された光ピックアップ装置においては、パターン化された位相板を光源と光ディスクとの間に配置し、位相差を補正する構成を開示している。
【非特許文献１】Ryuichi Katayama and Yuichi Komatsu [CORRECTION OF SUBSTRATE VERTICAL BIREFINGENCE USING A PATTERNED WAVE PLATE],平成１６年１０月、ＩＳＯＭ２００４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に開示された光ピックアップ装置によれば、パターン化された位相板を用いて、通過する光束の光軸近傍と周辺とで位相差補償量を変えることにより、適切な情報の記録及び／又は再生を行うことができる。しかるに、非特許文献１においては、パターン化された位相板の具体的な構成が全く開示されていない。
【０００５】
本発明は、かかる従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、具体化され現実的に製造できる位相差発生部材と、それを用いた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】
【０００６】
第１の本発明の光ピックアップ装置は、光束を出射する光源と、対物レンズを含む集光光学系と、光検出器とを有し、前記光源から出射された光束が、光ディスクの情報記録面で反射し、前記反射した光束を前記検出器で検出することによって情報の再生及び／又は記録を行う光ピックアップ装置において、
前記光源と前記対物レンズとの間に、位相差発生部材を配置しており、
前記位相差発生部材は、光束が通過する面に構造性複屈折を有する異なる微細形状を形成した複数の領域を有し、一つの領域を通過した光束は、他の領域を通過した光束に対して異なる位相差を与えるようになっていることを特徴とする。
【０００７】
ここで、構造性複屈折について説明する。構造性複屈折とは、微細構造の方向性によって発生する複屈折をいい、例えば複屈折特性を持たない屈折率の異なる平板を光の波長より十分小さい（＜λ／２）周期で平行に並べた微細周期構造（いわゆるラインアンドスペース構造）は、複屈折特性を発生することが知られている（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅｍｉｌ  Ｗｏｌｆ，  ＰＥＲＧＡＭＯＮ  ＰＲＥＳＳ  ＬＴＤ．参照）。偏光方向が溝に平行な光の屈折率ｎpと、垂直な光の屈折率ｎvとは、それぞれ、
ｎp＝（ｔｎ12＋（１−ｔ）ｎ22）1/2                  （１）
ｎv＝１／（ｔ／ｎ12＋（１−ｔ）／ｎ22）1/2          （２）
となる。ｎ1，ｎ2はそれぞれ微細周期構造が形成された物質（ライン）の屈折率と、溝を埋める物質（スペース）の屈折率であり、また、ｔは微細周期構造のｄｕｔｙ比であり、
ｔ＝ｗ1／（ｗ1＋ｗ2）                              （３）
である。
【０００８】
水晶や方解石などの持つ複屈折特性は、その物質固有のものであり、変えることがほとんどできないものであるのに対して、微細周期構造の複屈折は、材料や形状を変えることで複屈折特性を容易に制御することが可能である。また、偏光方向が溝に平行な光と垂直な光との位相差（遅延量）Ｒｅは、微細周期構造の複屈折の高さ（溝の深さ）をｄとすると、
Ｒｅ＝（ｎp−ｎv）ｄ                                （４）
となる。これらの式より、微細周期構造の複屈折のｄｕｔｙ比ｔおよび微細周期構造の複屈折の高さ（溝の深さ）ｄを可変にすれば位相差（遅延量）Ｒｅを変化させることができることが分かる。
【０００９】
例えば光学素子として、４００ｎｍのレーザ光用として、１／４λの位相差を与える１／４波長板を形成しようとしたときに、常温での屈折率が１．５程度の樹脂素材を用いて、ラインの幅を１００ｎｍ、スペースの幅を９０ｎｍとすると、微細構造の高さｄ＝１２００ｎｍとすることができる。
【００１０】
第１の本発明の光ピックアップ装置によれば、前記光源と前記対物レンズとの間に、位相差発生部材を配置しており、前記位相差発生部材は、光束が通過する面に構造性複屈折を有する異なる微細形状を形成した複数の領域を有し、一つの領域を通過した光束は、他の領域を通過した光束に対して異なる位相差を与えるようになっているので、例えば光軸近傍と周辺とで、通過する光束に異なる位相差を与えるようにすれば、光ディスクの保護基板を通過したことで与えられる光路長の差をキャンセルして、光ディスクに適切に情報の記録及び／又は再生を行えることができる。なお、ここで「領域」とは、異なる微細形状を有する部分をいい、例えば異なる微細形状ごとに「領域」が存在するものとすることができ、異なる微細形状の部分を限りなく小さくすれば、発生させる位相差を実質連続的に変更できることとなる。
【００１１】
更に、前記位相差発生部材において、前記複数の領域は、光軸を中心として半径方向に並んでいると、光軸近傍と周辺とで、通過する光束に異なる位相差を与えることができるので好ましい。
【００１２】
更に、前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状の高さが、他の領域の微細形状の高さと異なると、異なる位相差を与えることができる。
【００１３】
更に、前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状のフィリングファクターが、他の領域の微細形状のフィリングファクターと異なると、異なる位相差を与えることができる。
【００１４】
更に、前記位相差発生部材において、１つの領域の微細形状のピッチが、他の領域の微細形状のピッチと異なると、異なる位相差を与えることができる。
【００１５】
更に、前記位相差発生部材において、前記領域の高さが一定であり、且つ１つの領域の微細形状のフィリングファクターとピッチの少なくとも一方が、他の領域の微細形状のフィリングファクターとピッチの少なくとも一方と異なると、前記位相差発生部材が製造容易になるので好ましい。
【００１６】
第２の本発明の位相差発生部材は、光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させる位相差発生部材であって、光束が通過する面に構造性複屈折を有する微細形状を設けており、前記微細形状は光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させることを特徴とする。
【００１７】
第２の本発明の位相差発生部材によれば、光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させる位相差発生部材であって、光束が通過する面に構造性複屈折を有する微細形状を設けており、前記微細形状は光束が通過する位置に応じて異なる位相差を発生させるので、光ピックアップ装置に用いることで、通過する光束に対して任意の位相差を与えることができる。
【００１８】
更に、前記微細形状は、周期的に並んだ複数の壁を有し、前記壁の高さ（通過する光束に平行な距離）は、位置に応じて異なっていると、位置に応じて異なる位相差を発生できる。
【００１９】
更に、前記微細形状は、周期的に並んだ複数の壁を有し、前記壁の幅（ピッチ方向距離）は、位置に応じて異なっていると、微細形状のフィリングファクターが異なるため、位置に応じて異なる位相差を発生できる。フィリングファクターとは、（壁の幅）／（ピッチ）で表される値である。
【００２０】
更に、前記位相差発生部材は、所定の厚さの保護基板層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、情報の記録及び／又は再生に使用される光束が前記保護基板層を通過することに起因して生じる位相差を補正するために用いられ、光軸からの距離と補正すべき位相差の量との関係から求められる理想補正曲線において補正すべき位相差の量が１０度以下に対応する前記位相差発生部材の領域では、前記理想補正曲線に関わらず、通過する光束に位相差を与えない（即ち前記微細形状を設けない）ようにすると、前記位相差発生部材の製造がより容易になり、構造により生じる透過率の低下を防ぐことができる。
【００２１】
更に、前記位相差発生部材は、所定の厚さの保護基板層を有する光情報記録媒体に対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、情報の記録及び／又は再生に使用される光束が前記保護基板層を通過することに起因して生じる位相差を補正するために用いられ、光軸からの距離と補正すべき位相差の量との関係から求められる理想補正曲線における補正すべき位相差の量が１０度以下に対応する前記位相差発生部材の領域では、構造部の透過率が高い中で、通過する光束に均一な量の位相差を与えるようにする（例えば前記１０度以下に対応する領域内では前記微細形状を同一とする）と、前記位相差発生部材の製造がより容易になる。なお、前記１０度以下に対応する領域内では、前記均一な量の位相差が、少なくとも１回前記理想補正曲線上にのるようにすると好ましい。
【００２２】
更に、前記理想補正曲線における補正すべき位相差の量が４５度未満に対応する前記位相差発生部材の領域では、構造部の透過率が高い中で、通過する光束に１種類以上４種類以下の位相差を与えるようにする（例えば前記４５度未満に対応する領域内では位置に応じて１種類以上４種類以下の前記微細形状を設ける）と、前記位相差発生部材の製造がより容易になる。なお、前記４５度未満に対応する領域内では、前記１種類以上４種類以下の位相差が、少なくとも１回前記理想補正曲線上にのるようにすると好ましい。
【００２３】
更に、前記理想補正曲線における補正すべき位相差の量が４５度以上に対応する前記位相差発生部材の領域では、前記理想補正曲線に近似した量の位相差を、通過する光束に与えるようにすると、より精度の高い位相差補正を行える。
【００２４】
更に、前記微細形状のアスペクト比は１以上であると好ましい。
【００２５】
「アスペクト比」とは、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、微細構造の凹部又は凸部の幅をＡ、深さ又は高さをＢとしたときに、Ｂ／Ａで表される値をいう。「微細形状」とは、Ａの値が１０μｍ以下の形状をいう。第１の部材及び第２の部材の厚みは、好ましくは０．１〜２０ｍｍである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、具体化され現実的に製造できる位相差発生部材と、それを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して説明する。図１は、光ディスクＯＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【００２８】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、波長４０５ｎｍの光束を射出する光源としての青紫色半導体レーザＬＤと、コリメートレンズＣＯＬと、偏光ビームスプリッタＰＢＳと、１／４波長板ＱＷＰと、位相差発生部材ＰＧと、対物レンズＯＢＪと、対物レンズＯＢＪを駆動する２軸アクチュエータＡＣと、センサレンズＳＥＮと、光検出器ＰＤとを有している。
【００２９】
図２は、位相差発生部材ＰＧを光軸方向に見た図である。位相差発生部材ＰＧの光学面（光束が通過する面）には、それぞれ微細形状を形成した領域Ｒ１〜Ｒ９が、光軸を中心として輪帯状に半径方向に並んで形成されている。各領域Ｒ１〜Ｒ９の微細形状は、本来的には光軸から離れるに従い異なる形状となっていることが、最適光学設計上は望ましいが、設計や製造を簡略化するため同一形状とすることもできる。
【００３０】
図３は、図２の位相差発生部材を光軸回りに同角度で８分割し、そのうち１つを抜き出して模式的に示す斜視図であって、実際の形状を誇張して描いている。より具体的には、光軸に平行に延在している複数の壁Ｗ１〜Ｗ９（壁は９以上ある）が配置された、いわゆるラインアンドスペース構造であって、壁のピッチは、少なくとも通過するレーザ光束の波長以下であり、位相差発生部材ＰＧの中心から周辺に向かうにつれて、壁の高さは、例えば領域ごとに漸次増大するように異なっている。このような構成を有するので、位相差発生部材ＰＧは、レーザ光束が通過する位置に応じて連続的に異なる位相差を発生できる。尚、本実施の形態では、壁Ｗ１〜Ｗ９が直線的であるが、光軸を中心とした円弧状で良いことはいうまでもない。
【００３１】
青紫色半導体レーザＬＤから射出された波長４０５ｎｍの発散光束は、コリメートレンズＣＯＬで平行光束とされた後、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板ＱＷＰを透過し、位相差発生部材ＰＧに入射する。ここで、光軸からの高さに応じて所定の位相差を与えられた光束は、対物レンズＯＢＪによって保護基板層ＰＬを介して、光ディスクＯＤの情報記録面ＲＬ上に形成されるスポットとなる。
【００３２】
情報記録面ＲＬ上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪを透過した後、位相差発生部材ＰＧに入射して、更に光軸からの高さに応じて所定の位相差を与えられ、１／４波長板ＱＷＰを透過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射されて、光検出器ＰＤの受光面上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、２軸アクチュエータＡＣにより対物光レンズをフォーカシングやトラッキングさせることで、光ディスクＯＤに記録された情報を読みとることができる。 
【００３３】
本実施の形態の光ピックアップ装置によれば、青紫色半導体レーザＬＤと対物レンズＯＢＪとの間に、位相差発生部材ＰＧを配置しており、位相差発生部材ＰＧは、光束が通過する光学面に構造性複屈折を有する異なる微細形状を形成した複数の領域Ｒ１〜Ｒ９を有し、一つの領域（例えばＲ４）を通過した光束は、他の領域（例えばＲ５）を通過した光束に対して異なる位相差を与えるようになっているので、例えば光軸近傍と周辺とで、通過する光束に異なる位相差を与えるようにすることができ、光ディスクＯＤの保護基板層ＰＬを通過したことで与えられる光路長の差をキャンセルして、光ディスクＯＤに適切に情報の記録及び／又は再生を行えることができる。
【００３４】
以下、図１の光ピックアップ装置に用いることができる位相差発生部部材の実施例について説明する。本実施例では、光軸中央の領域Ｒ１には、構造性複屈折を有する微細形状を設けず平行平板の状態とし、その周囲の領域Ｒ２には、ピッチが４００ｎｍの微細形状を設け、さらにその周囲の領域Ｒ３、Ｒ４には、ピッチが３００ｎｍの微細形状を設けている。領域Ｒ２〜Ｒ４における微細形状は、表１に示す各部の値を持ち、それにより表の右に示す位相差を、通過する光束に与えるようになっている。
【００３５】
【表１】
2006260635.tif 000003
【００３６】
図４は、上述した実施例に光束を通過させたときの位相差及び透過率を縦軸に、光軸からの距離を横軸にとって示す図である。本来的には、点線で示す放物線を描くように位相差を与えることが、光ディスク（光情報記録媒体ともいう）における保護基板層を透過する光束に対して最適な光学性能を得るために必要である。かかる放物線を、光軸からの距離と補正すべき位相差の量との関係から求められる理想補正曲線という。しかしながら、このような理想補正曲線に忠実な特性を目指して位相差発生部材を作り込むと、透過率が低くなりすぎたり、微細形状のピッチが細かくなりすぎて実際の製造が困難になるという問題がある。かかる問題を、より具体的に説明する。
【００３７】
位相差発生部材の微細構造における周期、高さ、フィリングファクター（デューティ比又は構造周期における開口比）のいずれかを変えることで、それを通過する光に対して任意の位相差を与えることができる。しかるに、位相差発生部材を成形加工等によって大量生産する場合には、まず位相差発生部材の型を製造しなくてはならない。かかる型は、例えばシリコン基材にレジストを塗布し、電子ビーム描画を行って微細構造を形成した後、現像とドライエッチングを経て、離型性を高める撥水処理を行うことで製造できる。又、位相差発生部材は、一製造例を後述するように、製造された型を加熱し素材にプレス押圧し、その後冷却を経て型から離型させることで製造できる。このような製造過程を経て、位相差発生部材が形成されるので、周期、高さ、フィリングファクターのいずれかを変えることによって、与える位相差を理論上任意に変更できるといっても、アスペクト比が極端に高い形状等は現実的には製造が困難であり、従って製造上の制限があるといえる。
【００３８】
更に、周期、高さ、フィリングファクターのいずれかを変えた場合において、与えられる位相差量が同じであっても透過量が変化するという問題もある。図５，６にフィリングファクターに対する透過率と位相差のグラフを示す。
【００３９】
図５，６を参照示すように、与える位相差に応じて位相差発生部材の透過率が変化するので、理想補正曲線に忠実に位相差を与える位相差発生部材を作ったとしても、これを光ピックアップ装置に用いた場合、トータルで光検出器が受光する光量が低下し、適切な情報の記録及び／又は再生が行えない恐れがある。
【００４０】
ここで、例えば図４の理想補正曲線に近似させた特性を有する位相差発生部材を得る場合を考える。本発明者らの検討結果によれば、通過する光束に与える位相差として４５度以上の量を与えようとしたときには、その領域Ｒ４（光学面の半径を１とした場合における光軸から０．５５以外の範囲：図４参照）における微細構造のピッチを３００ｎｍ、高さを７５０ｎｍで一定としつつ、そのフィリングファクターを０．３６〜０．６の範囲で変化させることによって、ほぼ理想補正曲線に沿った特性を得ることができる（図６参照）。フィリングファクターが０．３６〜０．６の範囲では、現実的な製造も可能であり、位相差発生部材の透過率も高くなるので実用に供しうることがわかった。
【００４１】
一方、通過する光束に与える位相差が４５度未満の領域では、位相差発生部材の光透過率が９０％以下に低下してしまうことがわかった（図６参照）。そこで本発明者らは、図１に示すピックアップ装置で、光検出器ＰＤが受光するトータルでの光の利用効率に着目し、理想補正曲線を忠実に近似した特性を追求する代わりに、おおまかな近似を行うことで、製造容易性と透過率とを高めた位相差発生部材を提供できることを導出した。
【００４２】
より具体的に説明すると、理想補正曲線に応じて補正すべき位相差量が１５度未満である（ただし１０度未満であれば十分効果がある）位相差発生部材における光軸を含む中央の領域Ｒ１（光学面の半径を１とした場合における光軸から０．１６以内の範囲：図４参照）では、理想補正曲線に従って最適な位相量を与えようとすると、必要なフィリングファクターが０．９以上となり微細形状のピッチを３００ｎｍとしてもアスペクト比が２５以上となるので、製造が極めて困難になる。そこで、領域Ｒ１には微細形状を設けず、例えば平行平板状（これに限られず位相差を与えない構造なら可）とすることで、通過する光束に位相差を与えない（つまり与えられる位相差は０となる）ようにしている。また、それにより光検出器ＰＤが受光するトータルでの光透過量を稼ぐことができる。
【００４３】
更に、領域Ｒ１の周囲における領域Ｒ２（光学面の半径を１とした場合における光軸から０．１６〜０．４２の範囲：図４参照）においては、その領域Ｒ２における微細構造のピッチを４００ｎｍ、高さを７５０ｎｍ、そのフィリングファクターを０．８で一定として、一律に１５．６度の位相差を与えるようにしている。また、それによりトータルでの光透過量を稼ぐことができる。更に、図５に示すように、フィリングファクターが０．７９〜０．８１の範囲では、位相差発生部材の透過率も高くなるので十分実用に供しうる。
【００４４】
また、領域Ｒ２の周囲における領域Ｒ３（光学面の半径を１とした場合における光軸から０．４２〜０．５５の範囲：図４参照）においては、その領域Ｒ３における微細構造のピッチを３００ｎｍ、高さを７５０ｎｍ、そのフィリングファクターを０．６２として、一律に４５．９度の位相差を与えるようにしている。また、それによりトータルでの光透過量を稼ぐことができる。以上より、本実施の形態においては、理想補正曲線は、図４に実線Ａで示すような直線及び曲線（４５度未満では３種類の位相差を与える）により近似されることとなり、この場合、トータルの透過率は実線Ｂに示す通りであり、その平均透過率は、理想補正曲線に忠実な場合の透過率よりも良好なものとなる。
【００４５】
図７は、別な位相差発生部材ＰＧの概略斜視図である。図７において、位相差発生部材ＰＧは、レーザ光束Ｂが通過する面に微細形状を有している。より具体的には、レーザ光束Ｂの照射方向に平行に延在している複数の壁Ｗ１〜Ｗ９（壁は９以上あって良い）が配置された、いわゆるラインアンドスペース構造であって、壁のピッチは、少なくとも通過するレーザ光束Ｂの波長以下であり、位相差発生部材ＰＧの一端から他端に向かうにつれて、壁の高さは、漸次増大するように異なっている。このような構成を有するので、位相差発生部材ＰＧは、レーザ光束Ｂが通過する位置に応じて連続的に異なる位相差を発生できる。
【００４６】
図８は、図７の位相差発生部材ＰＧの設計例にかかる値を示す図であり、樹脂に光束を透過させた場合について、ＲＣＷＡ（Rigorous  Coupled  Wave  Analysis：厳密結合波理論）を用いてシミュレーションを行っている。波長４０５ｎｍのレーザ光束を照射する位相差発生部材ＰＧは、屈折率１．５６の素材（例えば三井化学株式会社から上市されている製品名アペル）を用い、構造周期（ピッチともいう）Ｐ＝３５０ｎｍ、フィリングファクターｆ＝Ｌ／Ｐ＝０．６６としたときに，図８（ａ）のグラフから、壁の高さ（構造高さともいう）Ｈが１．６又は１．９μｍであるときにλ／４の位相差を与え、Ｈが３．３又は３．７μｍであるときにλ／２の位相差を与えることができる。
【００４７】
一方、波長４０５ｎｍのレーザ光束を照射する位相差発生部材ＰＧは、同様に屈折率１．５６の素材を用い、構造周期Ｐ＝３５０ｎｍ、フィリングファクターｆ＝Ｌ／Ｐ＝０．５としたときに，図８（ｂ）のグラフから、壁の高さＨが０．９μｍであるときにλ／４の位相差を与え、Ｈが２．２μｍであるときにλ／２の位相差を与えることができる。
【００４８】
このような位相差発生部材ＰＧを、例えばＢＤやＨＤ  ＤＶＤなど同一波長の光源を用いて互換可能に情報を記録及び／又は再生する光ピックアップ装置に用いると、偏向ビームスプリッタ等と組み合わた上で、異なる位置にレーザ光を透過させることによって、単一光源からの光束を別々の光路に振り分けることができるなどの利点がある。
【００４９】
図９は、図３，７に示す位相差発生部材ＰＧの製造工程を示す概略図である。位相差発生部材ＰＧは、光学用の樹脂を成形することによって形成できる。図９において、ＳＵＳ３０４により形成され不図示のフレームに固定された下型１の上方に、ＳＵＳ３０４により形成された上型２が相対移動可能に配置されている。保持部である下型１は、位相差発生部材の素材Ｍを上面に保持固定することができる。
【００５０】
上型２の下面には、シリコン性の型円板２ａが固定されており、その下面には、例えば波長板に用いるため電子ビーム描画などによって微細形状２ｂが形成されている。本実施の形態では、位相差発生部材の素材Ｍの素材は、上述したアペル、ＰＭＭＡであると好ましい、それに限られずアクリルやポリカーボネート、紫外線硬化樹脂等も用いることができる。上型２と型円板２ａとで、型を構成する。尚、図示していないが、上型２を下型１に対して接近・離隔方向に相対移動させる駆動部が設けられている。
【００５１】
位相差発生部材ＰＧを製造する場合、まず、図９（ａ）に示すように、型開きした下型１の上面に、位相差発生部材の素材Ｍ（常温での弾性率が１〜４（ＧＰａ）であると好ましい）を固定する。更に、ヒータ４を発熱させて、上型２を、位相差発生部材の素材Ｍのガラス転移点温度Ｔｇより高い温度に加熱する。
【００５２】
更に、型円板２ａの下面がガラス転移点温度Ｔｇ以上に加熱された段階で、図９（ｂ）に示すように、不図示の駆動部を駆動して上型２により位相差発生部材の素材Ｍを押圧する。すると、位相差発生部材の素材Ｍの上面は急速にガラス転移点温度以上に加熱され溶融されて、その表面に型円板２ａの微細形状２ｂを転写して微細形状ＭＳを形成する。
【００５３】
続いて、ヒータ４の発熱を停止し、上型２を自然冷却（強制冷却でも良い）させ、それにより位相差発生部材の素材Ｍの表面温度を上記転写温度を下回るように下げる。
【００５４】
その後、上型２を離して、位相差発生部材の素材Ｍを下型１から取り外すことで離型を行う。これにより位相差発生部材ＰＧ（図３、７参照）を得ることができる。尚、図３に示す部品を８つ別々に成形して貼り合わせても良いし、図２に示す位相差発生部材ＰＧを一度に成形しても良い。
【００５５】
図１０は、別な実施の形態にかかる位相差発生部材ＰＧ’の断面図であり、レーザ光束は上下に通過するように配置される。本実施の形態においては、少なくとも通過する光束の波長以下のピッチＰで配置された、光束の波長以上の高さの周期的な複数の壁Ｗ１、Ｗ２，Ｗ３、Ｗ４、・・・・を有し、各壁の幅Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、・・・・は、左から右に向かうにつれて漸次減少するように異なっている。このような微細形状であると、フィリングファクター（Ｌｘ／Ｐ、ｘ＝＝１，２，３，４，・・・）がそれぞれ異なるので、位置に応じて異なる位相差を連続的に発生させることができる。
【００５６】
図１１は、位相差発生部材ＰＧ’の設計例にかかる値を示す図であり、樹脂に光束を透過させた場合について、ＲＣＷＡ（Rigorous  Coupled  Wave  Analysis：厳密結合波理論）を用いてシミュレーションを行っている。波長４０５ｎｍのレーザ光束を照射する位相差発生部材ＰＧ’は、屈折率１．５６の素材を用い、構造周期Ｐ＝３５０ｎｍ、壁の高さＨ＝７００ｎｍとしたときに，図１１（ａ）のグラフから、フィリングファクター（Ｌｘ／Ｐ）が０．３又は０．３１であるときにλ／４の位相差を与えることができる。
【００５７】
一方、波長４０５ｎｍのレーザ光束を照射する位相差発生部材ＰＧ’は、屈折率１．５６の素材を用い、構造周期Ｐ＝３５０ｎｍ、壁の高さＨ＝１４００ｎｍとしたときに，図１１（ｂ）のグラフから、フィリングファクター（Ｌｘ／Ｐ）が０．６であるときにλ／４の位相差を与えることができる。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】光ディスクＯＤに対して適切に情報の記録／再生を行える本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図２】位相差発生部材ＰＧを光軸方向に見た図である。
【図３】図２の位相差発生部材を光軸回りに同角度で８分割し、そのうち１つを抜き出して模式的に示す斜視図である。
【図４】本実施例に光束を通過させたときの位相差及び透過率を縦軸に、光軸からの距離を横軸にとって示す図である。
【図５】ピッチ４００ｎｍにおける、フィリングファクターに対する透過率と位相差のグラフである。
【図６】ピッチ３００ｎｍにおける、フィリングファクターに対する透過率と位相差のグラフである。
【図７】別な位相差発生部材ＰＧの概略斜視図である。
【図８】位相差発生部材ＰＧの設計例にかかる値を示す図である。
【図９】位相差発生部材ＰＧの製造工程を示す概略図である。
【図１０】別な実施の形態にかかる位相差発生部材ＰＧ’の断面図である。
【図１１】位相差発生部材ＰＧ’の設計例にかかる値を示す図である。
【図１２】アスペクト比を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６０】
１ 下型
２ 上型
２ａ 型円板
２ｂ 微細形状
４ ヒータ
ＡＣ ２軸アクチュエータ
ＣＯＬ コリメートレンズ
ＬＤ 青紫色半導体レーザ
ＯＢＪ 対物レンズ
ＰＢＳ 偏光ビームスプリッタ
ＰＤ 光検出器
ＰＧ 位相差発生部材
ＱＷＰ 波長板
ＳＥＮ センサレンズ
【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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