(57)【要約】【課題】波長板を２枚貼り合わせた１／２波長板において、位相差の温度依存性を小さくした波長板を提供する。【解決手段】位相差τ1（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ2（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）を有する第２の波長板とを２枚貼り合わせてなる波長板において、第１の波長板の位相差τ1（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ2（ｄｅｇ）をτ1＝τ2＝３６０ｎ＋１８０（ｎ＝０，１，２…）とし、且つ、入射光と出射光との偏光面のなす角度をθ（ｄｅｇ）とすると、θ1＝（９０＋θ／２）／２，θ2＝θ1＋９０＋θ／２を満足するように第１の波長板と第２の波長板を貼り合わせる。【選択図】図２
2011065175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相差τ1（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ2（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）を有する第２の波長板とを２枚貼り合わせてなる波長板において、
第１の波長板の位相差τ1（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ2（ｄｅｇ）をτ1＝τ2＝３６０ｎ＋１８０（ｎ＝０，１，２…）とし、且つ、入射光と出射光との偏光面のなす角度をθ（ｄｅｇ）とすると、θ1＝（９０＋θ／２）／２，θ2＝θ1＋９０＋θ／２を満足するように第１の波長板と第２の波長板を貼り合わせたことを特徴とする波長板。
【請求項２】
請求項１記載の波長板において、第１の波長板と第２の波長板は水晶基板からなることを特徴とする波長板。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか一項に記載の波長板を有する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、光ピックアップ装置に使われる波長板に関し、特に位相差の温度依存性を補償する波長板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディアの普及に伴い、文字から画像まで各種の情報を大量に、且つ、高速に処理する必要が生じ、形状がコンパクトでありながら従来の磁器記録媒体と比較して記憶容量が格段に大きく、且つ、高速の読み書きが可能なＣＤやＤＶＤ等の光ディスクの需要が急速に拡大している。この光ディスクに書き込まれている音声や映像などのデジタル信号を読み取る装置として光ピックアップ装置が使われる。該装置は、光ディスクの面上にレーザービームを当ててその反射光を拾うことにより、面上に凹凸（ビット）として作りこまれている記録媒体を読み取る構造となっている。この光ピックアップ装置の光学部品として用いられる波長板は、光の偏光状態を変化させる働きをもっており、位相差を９０（ｄｅｇ）ずらして直線偏光を円偏光に、または円偏光を直線偏光に変換させる１／４波長板、あるいは位相差を１８０（ｄｅｇ）ずらして直線偏光の偏光面を回転させる１／２波長板などがある。図５は１／２波長板の構造を示したものであり、直線偏光が１／２波長板１１に入射し、その入射偏光面と基板の光学軸とのなす角をθとしたとき、出射光は入射偏光面に対して２θ回転した直線偏光となる。
【０００３】
水晶のような結晶材料で構成した１／２波長板においては、前述した単板で１／２波長板を構成した以外に波長板を２枚貼り合わせて１／２波長板を構成したものがある。これは、２枚の波長板を貼り合わせることで位相差を１８０（ｄｅｇ）としたもので、単板構造と比較してコストは高くなるものの、入射角依存性に優れた１／２波長板を実現できる。図６は波長板を２枚貼り合わせた１／２波長板の構造を示したものである。波長板Aの位相差１０８０（ｄｅｇ）、光学軸方位角１５（ｄｅｇ）とし、波長板Bの位相差９００（ｄｅｇ）、光学軸方位角１０５（ｄｅｇ）として波長板Aと波長板Bの光学軸のなす角を直角になるよう貼り合わせることで出射光偏光面を３０（ｄｅｇ）回転させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記波長板の温度依存性について検討を行った。図７は、前記波長板の位相差の温度依存性を示した図である。同図より室温２５℃の条件下においては波長板の位相差は１８０（ｄｅｇ）となっているが、室温より温度が変化すると位相差は１８０（ｄｅｇ）から変化してしまうことが分かる。このように波長板の位相差の温度依存性が高いと出射光の位相差が温度により変化してしまい、この現象は光ピックアップ装置において好ましくない。本発明は、以上の問題を解決したものであって、２枚の波長板を貼り合わせた波長板において、位相差の温度依存性が小さい波長板及び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】
【０００５】
上記目的を達成するために本発明に係る波長板の請求項１記載の発明は、位相差τ1（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ2（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）を有する第２の波長板とを２枚貼り合わせてなる波長板において、第１の波長板の位相差τ1（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ2（ｄｅｇ）をτ1＝τ2＝３６０ｎ＋１８０（ｎ＝０，１，２…）とし、且つ、入射光と出射光との偏光面のなす角度をθ（ｄｅｇ）とすると、θ1＝（９０＋θ／２）／２，θ2＝θ1＋９０＋θ／２を満足するように第１の波長板と第２の波長板を貼り合わせたことを特徴とする波長板である。請求項２記載の発明は、請求項１記載の波長板において、第１の波長板と第２の波長板は水晶基板からなることを特徴とする波長板である。請求項３記載の発明は、請求項１及び２のいずれか一項に記載の波長板を有する光ピックアップ装置である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係る光ピックアップ装置の模式図を示す。
【図２】本発明に係る波長板の構造を示した図であり、（ａ）に平面図、(ｂ)に側面図を示す。
【図３】本発明に係る波長板の機能を表したポアンカレ球のＳ1−Ｓ2平面図を示す。
【図４】本発明に係る波長板の位相差温度依存性の関係を示す。
【図５】従来の単板構造の波長板の構造を示した図である。
【図６】従来の貼り合わせ型波長板の構造を示した図であり、（ａ）に平面図、(ｂ)に側面図を示す。
【図７】従来の貼り合わせ型波長板の位相差温度依存性の関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を図面に図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る光ピックアップ装置の模式図を示したものである。半導体レーザ１から出射した光は、コリメートレンズ２により平行な光とされ、１／２波長板３により偏光面を回転させる。１／２波長板３を通過した光はＳ偏光を殆ど反射させ、Ｐ偏光を殆ど透過させる偏光ビームスプリッタ４に入射し、該偏光ビームスプリッタ４により反射したＳ偏光は対物レンズ５により収束され光ディスク６に照射される。また偏光ビームスプリッタ４を透過したＰ偏光は光量モニタ７に受光される。また、コリメートレンズ２は偏光ビームスプリッタ４の後に配置する場合もある。
【０００８】
前記光ピックアップ装置において、１／２波長板は入射した直線偏光を回転させ、位相差を１８０（ｄｅｇ）ずらして光を出射させる働きを持っている。従来の波長板においては、位相差の温度依存性が高いため温度変化により位相差がずれてしまい、光ピックアップ装置において悪影響を与えていた。この問題を解決すべく本発明では、位相差の温度依存性を小さくした波長板を提案する。
【０００９】
ここで、本発明に係る波長板について詳細に説明する。図２は本発明に係る波長板の平面図と側面図を示しており、波長板を２枚貼り合わせることで１／２波長板を構成している。ここで、波長板Ａ（第１の波長板）の光学軸方位角をθ1、波長板Ｂ（第２の波長板）の光学軸方位角をθ2、入射光と出射光との偏光面のなす角をθとし、波長板Ａと波長板Ｂの位相差τ1、τ2（ｄｅｇ）を光の波長に対してτ1＝τ2＝３６０×ｎ＋１８０（ｎ＝０、１，２…）となるように設定している。
【００１０】
前記波長板の機能をポアンカレ球のＳ1−Ｓ2平面図で表記したものを図３に示す。なお、波長板Aの光学軸方位角をθ1、波長板Ｂの光学軸方位角をθ2、入射光と出射光との偏光面のなす角をθとし、ポアンカレ球上において実際の角度を２倍にして考えている。また、Ｓ1軸から２θ1、２θ2回転させた位置に回転軸Ｒ1、Ｒ2をとり、それぞれ位相差τ1、τ2の角度だけ回転させ、止まった位置が出射光の偏光状態を表している。入射光の偏光状態であるＰ0から波長板Ａを通過すると回転軸Ｒ1によりＰ1の偏光状態に変化し、続いて波長板Ｂを通過すると回転軸Ｒ2によりＰ2へと位相が変化する様子が表されている。
【００１１】
温度変化による波長板の位相差変化をそれぞれΔTτ1、ΔTτ2とすると、波長板Ａと波長板Ｂの位相差は等しく設定しているのでΔTτ1＝ΔTτ2となる。また、温度変化により回転軸Ｒ1、Ｒ2の回転角度もそれぞれΔTτ1、ΔTτ2変化するのでポアンカレ球上においてはｃｏｓΔTτ1、ｃｏｓΔTτ2となる。ここで、温度による位相差変化をＰ0Ｐ1及びＰ1Ｐ2の長さに換算した値をそれぞれΔｋ1、Δｋ2とすると、Δｋ1＝Ｐ0Ｐ1／２×（１−ｃｏｓΔTτ1），Δｋ2＝Ｐ1Ｐ2／２×（１−ｃｏｓΔTτ2）と表される。
【００１２】
本発明の課題である温度依存性は、温度により複屈折材料の屈折率が変化するために生じ、Δｋ1＝Δｋ2であれば温度依存性が波長板Ａ、Ｂで相殺される。従って、Δｋ1＝Δｋ2とするにはＰ0Ｐ1＝Ｐ1Ｐ2となるように回転軸Ｒ1、Ｒ2を位置させる、即ち波長板Ａと波長板Ｂの光学軸方位角θ1、θ2を設定する必要がある。そこで、本願発明者は、波長板Ａの光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）をθ1＝（９０＋θ／２）／２、波長板Ｂの光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）をθ2＝θ1＋９０＋θ／２とすることにより、Ｐ0Ｐ1＝Ｐ1Ｐ2、即ち、Δｋ1＝Δｋ2となることを見出し、位相差の温度依存性を相殺できるのではないかと考えた。
【００１３】
図４は、本発明に係る波長板を２枚貼り合わせた１／２波長板における位相差の温度依存性を示した図である。波長板の設計条件は、波長板Ａの位相差τ1と波長板Ｂの位相差τ2を９００（ｄｅｇ）と等しくし、入射光と出射光との偏光面のなす角θ＝３０（ｄｅｇ）なるように、波長板Ａの光学軸方位角θ1をθ1＝（９０＋θ／２）／２から５２．５（ｄｅｇ）とし、波長板Ｂの光学軸方位角θ2をθ2＝θ1＋９０＋θ／２から１５７．５（ｄｅｇ）と設定した。図４から、室温２５℃から温度が変化しても波長板の位相差がほとんど変化しないことが分かり、位相差の温度依存性が小さい波長板を実現することができる。
【００１４】
以上のように、本発明は波長板を２枚貼り合わせた１／２波長板において、波長板Ａの位相差τ1（ｄｅｇ）と波長板Ｂの位相差τ2（ｄｅｇ）をτ1＝τ2＝３６０×ｎ＋１８０（ｎ＝０、１，２…）とし、且つ、波長板Ａの光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）をθ1＝（９０＋θ／２）／２、波長板Ｂの光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）をθ2＝θ1＋９０＋θ／２とすれば、位相差の温度依存性を小さくすることができ、温度によらない安定した位相差が得られる。
【００１５】
（発明の効果）
以上、説明したように本発明によれば、波長板を２枚貼り合わせた波長板において位相差の温度依存性を小さくしたので、出射光の位相差が温度によらず安定し、光ピックアップ装置や光通信系機器において優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【００１６】
１…半導体レーザ２…コリメートレンズ３…１／２波長板４…偏光ビームスプリッタ５…対物レンズ６…光ディスク７…光量モニタ。
【図１】
2011065175.tif 000003
【図２】
2011065175.tif 000004
【図３】
2011065175.tif 000005
【図４】
2011065175.tif 000006
【図５】
2011065175.tif 000007
【図６】
2011065175.tif 000008
【図７】
2011065175.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月2日(2010.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長の光に対して位相差τ１の第１の波長板と位相差τ２の第２の波長板とを各々の光学軸が交差するように配置してなり、入射する直線偏光の偏光面を所定の角度回転させた直線偏光に変換して出射する波長板であって、
前記位相差τ１と前記位相差τ２が、τ１＝τ２＝１８０°である、
或いは、前記位相差τ１と前記位相差τ２が高次モードの１８０°であり、
前記第１の波長板の光学軸が、前記入射する直線偏光の偏光面に対してなす角度を、入射側から見て反時計回りに光学軸方位角θ１とし、
前記第２の波長板の光学軸が、前記入射する直線偏光の偏光面に対してなす角度を、入射側から見て反時計回りに光学軸方位角θ２とし、
前記入射する直線偏光の偏光面に対して、出射する直線偏光の偏光面がなす角度を、入射側から見て反時計回りに交差角度θ（ｄｅｇ）とし、
前記交差角度θは、
０（ｄｅｇ）＜θ＜９０（ｄｅｇ）
を満足し、
前記入射する直線偏光の偏光面から前記出射する直線偏光の偏光面に回転する回転角度は、入射側から見て反時計回りにθ＋１８０（ｄｅｇ）を満足し、
前記光学軸方位角θ１、前記光学軸方位角θ２と前記交差角度θの関係が、
θ＋１８０＝２×（θ２−θ１）
を満足し、
前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２との関係が、
θ２−θ１＞９０（ｄｅｇ）
を満足し、
前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２が、
θ１＝（９０＋θ／２）／２
θ２＝θ１＋９０＋θ／２
を満足することを特徴とする波長板。
【請求項２】
請求項１に記載の波長板において、
前記第１の波長板と前記第２の波長板とを透過する光の偏光状態の軌跡をポアンカレ球上で表したとき、前記第１の波長板に入射する前記光の位置をＰ０、前記Ｐ０が前記第１の波長板により変調された位置をＰ１、前記Ｐ１が前記第２の波長板により変調された位置をＰ２とすると、
前記光の偏光状態の軌跡Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２は前記ポアンカレ球の赤道上に位置しており、
前記Ｐ０と前記Ｐ１とを結ぶ線を線分Ｐ０Ｐ１とし、
前記Ｐ１と前記Ｐ２とを結ぶ線を線分Ｐ１Ｐ２とし、
前記第１の波長板と前記第２の波長板の温度変化による位相差変化をそれぞれΔTτ1、ΔTτ2とすると、
前記位相差変化ΔTτ1と前記線分Ｐ0Ｐ1との関係、及び前記位相差変化ΔTτ2と前記線分Ｐ1Ｐ2との関係が、
Δｋ1＝Ｐ0Ｐ1／２×（１−ｃｏｓΔTτ1）
Δｋ2＝Ｐ1Ｐ2／２×（１−ｃｏｓΔTτ2）
であるとき、
ΔTτ1＝ΔTτ2
Ｐ0Ｐ1＝Ｐ1Ｐ2
を満足することを特徴とする波長板。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の波長板において、
前記位相差τ1と前記位相差τ２が２次モードの１８０°であることを特徴とする波長板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の波長板において、
前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２が、
４５（ｄｅｇ）＜θ１＜  ６７．５（ｄｅｇ）  
１３５（ｄｅｇ）＜θ２＜２０２．５（ｄｅｇ）  
を満足することを特徴とする波長板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の波長板において、
θ１＝５２．５（ｄｅｇ）、
θ２＝１５７．５（ｄｅｇ）
であることを特徴とする波長板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の波長板において、
前記第１の波長板と前記第２の波長板は水晶基板からなることを特徴とする波長板。
【請求項７】
光を出射する光源と、
前記光源から出射した光を記録媒体に収束するための対物レンズと、を備えた光ピックアップ装置であって、
前記光源から前記記録媒体に至る光路中に、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の波長板を有する光ピックアップ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
上記目的を達成するために第１の形態は、所定の波長の光に対して位相差τ１の第１の波長板と位相差τ２の第２の波長板とを各々の光学軸が交差するように配置してなり、入射する直線偏光の偏光面を所定の角度回転させた直線偏光に変換して出射する波長板であって、前記位相差τ１と前記位相差τ２が、τ１＝τ２＝１８０°である、或いは、前記位相差τ１と前記位相差τ２が高次モードの１８０°であり、前記第１の波長板の光学軸が、前記入射する直線偏光の偏光面に対してなす角度を、入射側から見て反時計回りに光学軸方位角θ１とし、前記第２の波長板の光学軸が、前記入射する直線偏光の偏光面に対してなす角度を、入射側から見て反時計回りに光学軸方位角θ２とし、前記入射する直線偏光の偏光面に対して、出射する直線偏光の偏光面がなす角度を、入射側から見て反時計回りに交差角度θ（ｄｅｇ）とし、前記交差角度θは、０（ｄｅｇ）＜θ＜９０（ｄｅｇ）
を満足し、前記入射する直線偏光の偏光面から前記出射する直線偏光の偏光面に回転する回転角度は、入射側から見て反時計回りにθ＋１８０（ｄｅｇ）を満足し、前記光学軸方位角θ１、前記光学軸方位角θ２と前記交差角度θの関係が、θ＋１８０＝２×（θ２−θ１）を満足し、前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２との関係が、θ２−θ１＞９０（ｄｅｇ）を満足し、前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２が、θ１＝（９０＋θ／２）／２、θ２＝θ１＋９０＋θ／２を満足することを特徴とする波長板。
第２の形態は前記第１の波長板と前記第２の波長板とを透過する光の偏光状態の軌跡をポアンカレ球上で表したとき、前記第１の波長板に入射する前記光の位置をＰ０、前記Ｐ０が前記第１の波長板により変調された位置をＰ１、前記Ｐ１が前記第２の波長板により変調された位置をＰ２とすると、前記光の偏光状態の軌跡Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２は前記ポアンカレ球の赤道上に位置しており、前記Ｐ０と前記Ｐ１とを結ぶ線を線分Ｐ０Ｐ１とし、前記Ｐ１と前記Ｐ２とを結ぶ線を線分Ｐ１Ｐ２とし、前記第１の波長板と前記第２の波長板の温度変化による位相差変化をそれぞれΔTτ1、ΔTτ2とすると、前記位相差変化ΔTτ1と前記線分Ｐ0Ｐ1との関係、及び前記位相差変化ΔTτ2と前記線分Ｐ1Ｐ2との関係が、Δｋ1＝Ｐ0Ｐ1／２×（１−ｃｏｓΔTτ1）、Δｋ2＝Ｐ1Ｐ2／２×（１−ｃｏｓΔTτ2）であるとき、ΔTτ1＝ΔTτ2、Ｐ0Ｐ1＝Ｐ1Ｐ2、を満足することを特徴とする波長板。
第３の形態は、前記位相差τ1と前記位相差τ２が２次モードの１８０°であることを特徴とする波長板。
第４の形態は、前記光学軸方位角θ１と前記光学軸方位角θ２が、４５（ｄｅｇ）＜θ１＜  ６７．５（ｄｅｇ）、１３５（ｄｅｇ）＜θ２＜２０２．５（ｄｅｇ）を満足することを特徴とする波長板。
第５の形態は、θ１＝５２．５（ｄｅｇ）、θ２＝１５７．５（ｄｅｇ）であることを特徴とする波長板。
第６の形態は、前記第１の波長板と前記第２の波長板は水晶基板からなることを特徴とする波長板。
第７の形態は、光を出射する光源と、前記光源から出射した光を記録媒体に収束するための対物レンズと、を備えた光ピックアップ装置であって、前記光源から前記記録媒体に至る光路中に、前述の波長板を有する光ピックアップ装置。
［適用例１］
本適用例は、位相差τ1（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ1（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ2（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ2（ｄｅｇ）を有する第２の波長板とを２枚貼り合わせてなる波長板において、第１の波長板の位相差τ1（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ2（ｄｅｇ）をτ1＝τ2＝３６０ｎ＋１８０（ｎ＝０，１，２…）とし、且つ、入射光と出射光との偏光面のなす角度をθ（ｄｅｇ）とすると、θ1＝（９０＋θ／２）／２，θ2＝θ1＋９０＋θ／２を満足するように第１の波長板と第２の波長板を貼り合わせたことを特徴とする波長板である。
［適用例２］
本適用例は、第１の波長板と第２の波長板は水晶基板からなることを特徴とする波長板である。
［適用例３］
本適用例は、前記波長板を有する光ピックアップ装置である。