(57)【要約】【課題】３波長である４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍ或いは２波長である４０５ｎｍと６６０ｎｍに対する位相差特性を満足でき、高出力光に対して高信頼性が高く、位相差の入射角度依存性が改善された光ピックアップ用１／４波長板を提供することを目的とする。【解決手段】２枚の水晶波長板の光軸を交差させて貼り合わせた４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍのうち少なくとも４０５ｎｍと６６０ｎｍのレーザ光に対応する光ピックアップ用１／４波長板である。入射光の直線偏光方向をθｐ＝０ｄｅｇまたは９０ｄｅｇとして、光の入射側からの各波長板の位相差をＲ１，Ｒ２とし、光軸方向をθ１，θ２とし、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすものである。ここで条件は、（Ａ）位相差  Ｒ１：Ｒ２＝２：１、（Ｂ）光軸方向は次の式を満たすものであること；θ１＝Ａ±５、２θ１−θ２＝Ｂ±２、ここでＡは７５．０又は１５．０、Ｂは１３４．５又は−４４．５。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚の水晶波長板の光軸を交差させて貼り合わせた４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍのうち少なくとも４０５ｎｍと６６０ｎｍのレーザ光に対応する光ピックアップ用１／４波長板であって
入射光の直線偏光方向をθｐ＝０ｄｅｇまたは９０ｄｅｇとして、光の入射側からの各波長板の位相差をＲ１，Ｒ２とし、光軸方向をθ１，θ２とし、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
条件；
（Ａ）位相差  Ｒ１：Ｒ２＝２：１、
（Ｂ）光軸方向は次の式を満たすものであること；
θ１＝Ａ±５、
２θ１−θ２＝Ｂ±２、
ここでＡは７５．０又は１５．０、Ｂは１３４．５又は−４４．５
【請求項２】
３枚の水晶波長板の光軸を交差させて貼り合わせた４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍのうち少なくとも４０５ｎｍと６６０ｎｍのレーザ光に対応する光ピックアップ用１／４波長板であって、
入射光の直線偏光方向をθｐ＝０ｄｅｇまたは９０ｄｅｇとして、光の入射側からの各波長板の位相差をＲ１，Ｒ２，Ｒ３とし、光軸方向θ１，θ２，θ３とし、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
条件
（Ａ）位相差  Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：２：１、
（Ｂ）光軸方向は次の式を満たすものであること；
θ１＝Ａ±２，
２θ１−θ２＝Ｂ±４、
２（θ１＋θ２）−θ３＝Ｃ±８、
ここでＡは５．５又は１２．０、Ｂは−２３．０又は１１３．０、Ｃは−２２．０又は１１２．０
【請求項３】
第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝２：１としたことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を７２．６°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を１０．６°とする。
【請求項４】
第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝４：１としたことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を９７．０°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を４５．０°とする。
【請求項５】
第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝４：３としたことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を２６．８°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を１３５．６°とする。
【請求項６】
第１の水晶波長板と第２の水晶波長板と第３の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２とＲ３の比率をＲ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：２：１としたことを特徴とする光ピックアップ用１／４波長板。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を６．７°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を３２．４°、第３の各水晶波長板の光学軸の角度θ３を９６．２°とする。
【請求項７】
直線偏光のレーザ光を出射する光源と、
波長が異なる２つ以上のレーザ光を集光して光記録媒体へ導く対物レンズと、
光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、
前記光源と前記対物レンズとの間に前記レーザ光の位相状態を制御する光ピックアップ用１／４波長板と、
を備える光ヘッド装置であって、
前記光ピックアップ用１／４波長板は、請求項１乃至６のいずれか記載の光ピックアップ用１／４波長板を用いたことを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項８】
前記波長は４０５ｎｍ、６６０ｎｍの波長を備えていることを特徴とする請求項７に記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ピックアップ用位相フィルタ及び光ヘッド装置に係り、特にブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイトディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）のいずれにも好適に使用できる光ピックアップに用いられる光ピックアップ用位相フィルタ及び光ヘッド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイトディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）などの光ディスク或いは光磁気ディスクに代表される光記録媒体に光学的情報を書き込んだり、光記録媒体から光学的情報を読み取ったりするときに、光ヘッド装置が用いられている。この光ヘッド装置は、ディスク状の光記録媒体の記録面上に光源である半導体レーザの出射光を集光して、情報の書き込み・読み出しを行うものである。
【０００３】
レーザ光の波長は、短波長であるほど記録密度を向上できるため光源の短波長化が進められている。一方で、既に普及しているＣＤ、ＤＶＤなどのディスク用の長波長（近赤外域）によるレーザ光での再生も可能にする必要があり、従来の近赤外域のレーザ光と短波長のレーザ光との互換性を有する様々な技術が提案されている。
【０００４】
一方、高密度ディスクとＣＤ−Ｒ／ＲＷなどの書き込み型のディスクに対応する光ヘッド装置においては、それぞれのディスク用のいずれの波長に対しても高い光利用効率が要求されるため、往路高透過率／復路高回折効率を有する偏光型回折素子を用いた偏光系光ヘッド装置が考えられる。
【０００５】
そして、光ピックアップ光学系ではレーザーダイオード（ＬＤ）光源への戻り光防止のため、偏光プリズムと波長板が組み合わされて用いられている。
また、次世代ＤＶＤ記録方式として、波長４０５ｎｍの青色ＬＤを用いたブルーレイディスクの開発が活発に行われており、従来のＤＶＤ、ＣＤとの互換性のある光ピックアップ技術が望まれている。
【０００６】
そのため、上記１／４波長板を用いた技術では、３つの波長である４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍに対する１／４波長板が求められている。
一方、ＣＤ波長（波長７８０ｎｍ）では反射戻り光のＬＤ光源への影響が小さいため、ＢＤ（４０５ｎｍ）、ＤＶＤ（６６０ｎｍ）の２つの波長に対する１／４波長板も求められている。
【０００７】
そこで、複数の波長に対する１／４波長板に対する技術について、従来、次のような技術が知られている。すなわち、第１の技術として、フィルムを波長板として用いる技術が知られている。この技術は、特許文献１〜３で示されるような、２種類以上の方位または複屈折量の異なる複屈折性フィルムを貼り合せて広帯域化した技術である。
【０００８】
また第２の技術として、図１３、図１４、図１５で示されるように、複数の材質からなる広帯域の波長板を用いる技術が知られている。この技術は、例えば水晶板とＭｇＦ２板の二つを、各光学軸方位を直交させて貼り合せた技術である。
【０００９】
さらに、第３の技術として、積層した波長板を用いる技術が知られている。この例としては、特許文献４のように、２枚の水晶波長板の光学軸方位を所定の角度で貼り合せ、全体として、各波長で１／４波長板として機能させる技術である。
【００１０】
【特許文献１】特許３１７４３６７号公報
【特許文献２】特開平１０−６８８１６号公報
【特許文献３】特開２００４−３３５１０８号公報
【特許文献４】再表０３−０９１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、光記録の高速化に伴い、光記録用の青色レーザーダイオードの高出力化が進んでおり、特許文献１〜３で示されるような、従来のフィルムを用いた１／４波長板では、フィルム波長板は入射角依存性に優れるものの、高温に対する信頼性や紫外光に対する耐候性の面で不安が大きいという問題があった。
【００１２】
また、光学系の小型化のため、レーザーダイオード光源からの直接広がり角のある光を波長板へ入射させた場合、１／４波長板の位相差の入射角度依存性が問題となる。原理的には入射角依存性は板厚にほぼ比例するため、従来の水晶板とＭｇＦ２板からなる広帯域波長板では入射角依存性が大きくなるという問題があった。
【００１３】
また、複数の材質として、水晶板とＭｇＦ２板からなる広帯域波長板の場合、２種類の素材からなるためコストが高いという不都合があり、特にＭｇＦ２板は水晶板よりも加工が困難で材料費も高く、量産性に乏しいという問題もあった。
図１３は従来の広帯域波長板の概要図で、入射方向よりみた図である。図１３で示すように、水晶波長板とＭｇＦ２板とを張り合わせて形成したものにおいては、偏光子によって入射直線偏光方向θｐ=０°、この入射直線偏光方向θｐに対する水晶波長板の光学軸θ１＝４５°、ＭｇＦ２板の光学軸θ２＝１３５°、このとき波長λ＝４０５ｎｍの水晶波長板の位相差（Ｒ１）とＭｇＦ２板の位相差（Ｒ２）は、Ｒ１＝２０２７ｄｅｇ、Ｒ２＝２１１７ｄｅｇで、１：１．０４４である。
【００１４】
このように、従来の水晶板とＭｇＦ２板からなる広帯域波長板では入射角依存性が大きいという問題があり、光学系の小型化のため、ＬＤ光源からの直接広がり角のある光を波長板へ入射させた場合、１／４波長板の位相差の入射角度依存性が問題となる。このように、入射角依存度が大きいと面内に位相差が生じてしまい、コリメーターなどを用いる必要があり、光学系が大型化するという不都合もある。
【００１５】
図１４は従来の広帯域波長板の位相差特性を示すグラフ図であり、水晶板とＭｇＦ２板らなる広帯域波長板の場合、原理的に２つの波長、例えば４０５ｎｍと６６０ｎｍについては、位相差を９０°にすることは可能である。しかし、波長に対して位相差が常に８０ｄｅｇから９０ｄｅｇの範囲にあって、９０ｄｅｇにおける波長巾が極めて狭いだけでなく、３つ目の波長である７８０ｎｍでは、図１４で示すように、位相差がずれてしまうという不都合があった。
【００１６】
ここで、図１５は従来例の水晶波長板とＭｇＦ２板からなる広帯域波長板のパラメータを示し、図１６は位相差の波長依存性の計算方法を説明する説明図である。従来例において、水晶波長板とＭｇＦ２板の板厚を０．４４ｍｍとし、波長λ＝４０５ｎｍときの位相差(ｄｅｇ)は、水晶波長板が２０２７、ＭｇＦ２板が２１１７であり、光学軸（ｃ軸）方向(ｄｅｇ)は、水晶波長板が４５°、ＭｇＦ２板が１３５°である。
【００１７】
このように、前記した各従来技術では、信頼性、位相差の入射角度依存性、コストや量産性、位相差特性において不都合があった。また、従来から知られている特許文献４のような２枚の水晶波長板の光学軸方向を所定の角度で貼り合せた積層波長板は、波長６５５ｎｍおよび７８５ｎｍに対応するものであり、３つの波長４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍ、特に４０５ｎｍに対応することができないという不都合がある。
【００１８】
本発明者は、水晶波長板を材料にしたときに、板厚、軸角度などのパラメータを限定することにより顕著な効果が得られることを見出し、本発明をするに至ったものである。
【００１９】
本発明の目的は、３波長である４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍ或いは２波長である４０５ｎｍと６６０ｎｍに対する位相差特性を満足でき、高出力光に対して高信頼性が高く、位相差の入射角度依存性が改善された光ピックアップ用１／４波長板及び光ヘッド装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、量産対応のための低コスト化を図ることのできる光ピックアップ用１／４波長板及び光ヘッド装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題は、請求項１の光ピックアップ用１／４波長板によれば、２枚の水晶波長板の光軸を交差させて貼り合わせた４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍのうち少なくとも４０５ｎｍと６６０ｎｍのレーザ光に対応する光ピックアップ用１／４波長板であって、入射光の直線偏光方向をθｐ＝０ｄｅｇまたは９０ｄｅｇとして、光の入射側からの各波長板の位相差をＲ１，Ｒ２とし、光軸方向をθ１，θ２とし、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすこと、により解決される。
ここで条件は、（Ａ）位相差  Ｒ１：Ｒ２＝２：１、（Ｂ）光軸方向は次の式を満たすものであること；θ１＝Ａ±５、２θ１−θ２＝Ｂ±２、ここでＡは７５．０又は１５．０、Ｂは１３４．５又は−４４．５。
【００２１】
前記課題は、請求項２の光ピックアップ用１／４波長板によれば、３枚の水晶波長板の光軸を交差させて貼り合わせた４０５ｎｍと６６０ｎｍと７８０ｎｍのうち少なくとも４０５ｎｍと６６０ｎｍのレーザ光に対応する光ピックアップ用１／４波長板であって、入射光の直線偏光方向をθｐ＝０ｄｅｇまたは９０ｄｅｇとして、光の入射側からの各波長板の位相差をＲ１，Ｒ２，Ｒ３とし、光軸方向θ１，θ２，θ３とし、下記条件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすこと、により解決される。ここで、条件は、（Ａ）位相差  Ｒ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：２：１、（Ｂ）光軸方向は次の式を満たすものであること；θ１＝Ａ±２，２θ１−θ２＝Ｂ±４、２（θ１＋θ２）−θ３＝Ｃ±８、ここでＡは５．５又は１２．０、Ｂは−２３．０又は１１３．０、Ｃは−２２．０又は１１２．０である。
【００２２】
前記課題は、請求項３の光ピックアップ用１／４波長板によれば、第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝２：１としたこと、により解決される。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を７２．６°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を１０．６°とする。
【００２３】
前記課題は、請求項４の光ピックアップ用１／４波長板によれば、第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝４：１としたこと、により解決される。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を９７．０°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を４５．０°とする。
【００２４】
前記課題は、請求項５の光ピックアップ用１／４波長板によれば、第１の水晶波長板と第２の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２の比率をＲ１：Ｒ２＝４：３としたこと、により解決される。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を２６．８°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を１３５．６°とする。
【００２５】
前記課題は、請求項６の光ピックアップ用１／４波長板によれば、第１の水晶波長板と第２の水晶波長板と第３の水晶波長板を、それぞれの光軸を特定の角度で交差して貼り合せた１／４波長板であって、前記第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１とし、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とし、前記Ｒ１とＲ２とＲ３の比率をＲ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：２：１としたこと、により解決される。
但し、前記位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とし、前記第１の各水晶波長板の光軸の角度θ１を６．７°、第２の各水晶波長板の光学軸の角度θ２を３２．４°、第３の各水晶波長板の光学軸の角度θ３を９６．２°とする。
【００２６】
本発明によれば、二枚又は三枚の水晶波長板のみで構成されて、光ピックアップ用１／４波長板として機能し、高出力光に対して高信頼性が得られ、位相差の入射角度依存性の改善が図られ、量産対応のための低コスト化（材料、製造公差の緩和の観点）、３波長の場合４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍ（または２波長の場合４０５ｎｍと６６０ｎｍ）に対する位相差特性を満足するものが得られる。
【００２７】
前記課題は、請求項７の光ヘッド装置によれば、直線偏光のレーザ光を出射する光源と、波長が異なる２つ以上のレーザ光を集光して光記録媒体へ導く対物レンズと、光記録媒体からの反射光を受光する光検出器と、前記光源と前記対物レンズとの間に前記レーザ光の位相状態を制御する光ピックアップ用１／４波長板と、を備える光ヘッド装置であって、前記光ピックアップ用１／４波長板は、請求項１乃至６のいずれか記載の光ピックアップ用１／４波長板を用いたこと、により解決される。
このとき、請求項８のように、前記波長は４０５ｎｍ、６６０ｎｍの波長を備えていると好適である。
【００２８】
本発明の請求項１乃至６のいずれか記載の光ピックアップ用１／４波長板を光ヘッド装置に組み込むことにより、光学系の小型化が可能となり、ディスクからの反射戻り光として検出された異なる波長を効率よく利用し、波長４０５ｎｍの青色ＬＤを用いたブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイトディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）との互換性のある光ヘッド装置とすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の光ピックアップ用１／４波長板及び光ヘッド装置によれば、水晶波長板を使用することが可能となる。つまり、本発明は水晶にて最適な板厚および軸角度パラメータを限定することにより、光ピックアップ用途として顕著な効果があり、かつ量産性に優れる。
【００３０】
また、従来例（水晶板＋ＭｇＦ２板の広帯域波長板）に比べて、水晶のみで構成され、高出力光に対して高信頼性が確保でき、位相差の入射角度依存性を従来の１／３以下に改善することができ、ＭｇＦ２板に比べて低コストかつ加工性に優れた水晶のみ用いるため、量産性に優れる。なお、３波長である４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍに対する位相差特性を満足するものが得られ、ブルーレイディスク（ＢＤ）、デジタルバーサタイトディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）との互換性のある光ヘッド装置を得るという効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する部材，配置等は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
以下に説明する実施例においては、水晶波長板を二枚或いは三枚を接合したものであり、以下に説明する水晶波長板は、表面弾性派デバイス基板として量産技術が確立されているものである。また共振周波数の測定により１μｍ以下の板厚制御が可能であり、０．１ｍｍ程度の厚さでも充分量産可能である。これら二枚又は三枚の水晶波長板の接合方法は、通常の光学接着剤を用いた。なお、二枚の水晶波長板の接合方法は、より信頼性を高めるため、接着剤を使用せずにオプティカルコンタクトでもよい。スペーサーを介したエアギャップ型構造、または二枚の水晶波長板をホルダー等の位置決め用共通部材へ固定する方法でも良い。また、以下の実施例では、水晶波長板に３波長に対する反射防止膜を形成した。
【００３２】
以下の実施例においては、第１の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差Ｒ１を９０°＋３６０°×Ｎまたは２７０°＋３６０°×Ｎ（ただしＮは整数）とする。次に、上記Ｎについて、波長４０５ｎｍのほか、波長６６０ｎｍ、７８０ｎｍにおいても位相差の０次モードがほぼ９０°または２７０°で表されるようなＮとする。次に、第２の水晶波長板の波長４０５ｎｍでの位相差をＲ２とする。このときＲ１とＲ２の比率を、Ｒ１：Ｒ２＝２：１、または  ４：１、または４：３とする。
【００３３】
上記位相差比率において、第１、第２の各水晶波長板の光軸を所定の角度で貼り合せると、各目標波長付近の位相差の波長依存性を非常に小さくすることができる。３枚構成の場合も同様にして、位相差の比率をＲ１：Ｒ２：Ｒ３＝２：２：１とする。
以下、より具体的に実施例１〜６について説明する。
【００３４】
（実施例１）
図１は水晶波長板を２枚用いた光ピックアップ用１／４波長板の概略構成図で、図１（Ａ）は入射方向から見た図であり、図１（Ｂ）は断面説明図で、次に説明する実施例１、実施例２、実施例５、実施例６の光ピックアップ用１／４波長板を説明するものである。
実施例における１／４波長板の位相差の波長依存性の計算は、光ピックアップにおける１／４波長板の機能を考慮して、図１６に示すような光学系を仮定して計算を行った。一般に、平行ニコル配置の２つの偏光子の間に１つの波長板を置いたときの光強度をAとすると、波長板の位相差δ0は以下の式で表される。
δ０＝２×ｃｏｓ−１（√Ａ）
本実施例においては、同じ１／４波長板を２回透過していることになるので、図１６に示す光学系における透過率Ｉから、以下の式により１／４波長板の位相差δとして計算した。
δ＝ｃｏｓ−１（√Ｉ）
【００３５】
比較のため、従来例（水晶板とＭｇＦ２板からなる広帯域波長板）についても同様の方法にて位相差を計算し、その結果が図１４で示すグラフ図であり、同じものを本発明の実施例との対比として図４乃至図９において、鎖線で示した。
すなわち、それぞれ位相差Ｒ１、Ｒ２の水晶波長板からなる本発明の１／４波長板へ、θｐ＝０ｄｅｇの直線偏光が入射し、位相差Ｒ１→Ｒ２の水晶波長板の順番に光が透過した後、光ディスク面で反射され、再度同じ１／４波長板へ、Ｒ２→Ｒ１の順に反射光が透過して、θｐ≒９０ｄｅｇの直線偏光が得られる。これは、図１６で示すように、二つの偏光子の間に１／４波長板を配置して、偏光子により入射直線偏光方向θｐ＝０°とし、水晶波長板とＭｇＦ２板の二枚を積層した１／４波長板の位相差δをδ＝ｃｏｓ−１（√Ｉ）で計算したものである。なお、図１６において、矢印は光の進行方向である。
【００３６】
一方、図１７は位相差の入射角度依存性の計算方法を説明する説明図であり、図１７（Ａ）は手前から見た説明図であり、図１７（Ｂ）は側面から見た説明図である。つまり、実施例における１／４波長板の位相差の入射角度依存性の計算は、図１７に示すような光学系を仮定して行った。すなわち、片側広がり角度φ＝５ｄｅｇの集光光が１／４波長板へ入射したときの各斜入射成分に対する出射光の偏光楕円率ψをシミュレーションし、その位相差Δを以下の式
Δ＝２×ｔａｎ−１（ψ）
により求めた。１／４波長板の位相差は入射光の傾斜角度および傾斜方向に依存するため、図１７の投影面では位相差の面内分布を生じる。片側広がり角度φ＝５ｄｅｇの投影面における位相差を、垂直入射時からの位相差変化量の絶対値として計算した（図１０参照）。また、投影面におけるその最大値を、従来例および各実施例について比較した（図１１参照）。
【００３７】
図１７中、矢印は光の進行方向であり、入射直線偏光方向θｐ＝０°、片側広がり角度φ＝５ｄｅｇ、１／４波長板の光の透過する順番は水晶波長板（Ｒ１）からＭｇＦ２板（Ｒ２）、投影面が円形で、出射光の偏光楕円率ψ（＝Ｅｙ／Ｅｘ）、とした場合に、１／４波長板の位相差Δについて、Δ＝2×ｔａｎ−１（ψ）で計算したものである。
【００３８】
図１に示すように、各水晶波長板の光軸（ｃ軸）方向は０〜１８０ｄｅｇの範囲とし、入射光の直線偏光方向は０ｄｅｇとする。そして、二枚の水晶波長板を接合して板厚（ｄ１＋ｄ２）を０．４８ｍｍとしており、第１の水晶波長板は光学軸１を有し、第２の水晶波長板は光学軸２を有する。そして、偏光子により入射直線偏光方向θｐ＝０°としたときに、入射直線偏光方向と光学軸１との角度をθ１＝７２．６°、入射直線偏光方向と光学軸２との角度をθ２＝１０．６°としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝２７００ｄｅｇ、Ｒ２＝１３５０ｄｅｇであり２：１の各水晶波長板の位相差を有している。なお、図１中、左側から入射面（偏光ビームスプリッター：ＰＢＳ側）で、右側に出射面（すなわち対物レンズを介してディスク側）となっている。上記Ｒ１は誤差を考慮して、２７００±２２．５、Ｒ２／Ｒ１は０．５±０．００２であり、光軸方向はθ１＝Ａ±５、２θ１−θ２＝Ｂ±２、ここでＡは７５．０又は１５．０、Ｂは１３４．５又は−４４．５である。
また、実施例１では、図４で示すように、位相差が９０ｄｅｇ近辺で、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長に対応しており、従来例（鎖線で示す）に比して、効率よく上記３波長の頂点付近において良好な依存性を確認できた。
【００３９】
（実施例２）
上記実施例と同様に二枚の水晶波長板を接合して板厚（ｄ１＋ｄ２）を０．６０ｍｍとしたものであり、そして、入射直線偏光方向θｐ＝０°としたときに、入射直線偏光方向と光学軸１との角度をθ１＝７２．６°、入射直線偏光方向と光学軸２との角度をθ２＝１０．６°としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝３４２０ｄｅｇ、Ｒ２＝１７１０ｄｅｇであり２：１の各水晶波長板の位相差を有している。上記Ｒ１は誤差を考慮して、３４２０±２２．５、Ｒ２／Ｒ１は０．５±０．００２であり、光軸方向はθ１＝Ａ±５、２θ１−θ２＝Ｂ±２、ここでＡは７５．０又は１５．０、Ｂは１３４．５又は−４４．５である。
【００４０】
この実施例２では、図５で示すように、位相差が９０ｄｅｇ近辺で、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長に対応しており、従来例（鎖線で示す）に比して、効率よく上記３波長の頂点付近において良好な依存性を確認できた。なお、実施例２では、実施例１に比して、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長領域でも、より適切なものとなった。
【００４１】
（実施例３、４）
図２は水晶波長板を３枚用いた光ピックアップ用１／４波長板の概略構成図で、図２（Ａ）は入射方向から見た図で、図２（Ｂ）は断面説明図であり、実施例３、実施例４の光ピックアップ用１／４波長板を説明するものである。
実施例３では、水晶波長板３枚を接合して板厚（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）を０．８０ｍｍとしたもので、入射直線偏光方向と光学軸１の角度θ１を６．７、入射直線偏光方向と光学軸２の角度θ２を３２．４、入射直線偏光方向と光学軸３の角度θ３を９６．２としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝２７００ｄｅｇ、Ｒ２＝２７００ｄｅｇ、Ｒ３＝１３５０ｄｅｇであり、２：２：１の各水晶波長板の位相差を有している。
上記Ｒ１は誤差を考慮して、２７００±３０、Ｒ２／Ｒ１は１．０±０．００３であり、光軸方向はθ１＝Ａ±２、２θ１−θ２＝Ｂ±４、２（θ１＋θ２）−θ３＝Ｃ±８、ここでＡは５．５又は１２．０、Ｂは−２３．０又は１１３．０、Ｃは−２２．０又は１１２．０である。
なお、図２中、左側から入射面（偏光ビームスプリッター：ＰＢＳ側）で、右側に出射面（すなわち対物レンズを介してディスク側）となっている。
【００４２】
実施例４では、水晶波長板３枚を接合して板厚（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）を１．０１ｍｍとしたもので、実施例３と同様に、入射直線偏光方向と光学軸１の角度θ１を６．７、入射直線偏光方向と光学軸２の角度θ２を３２．４、入射直線偏光方向と光学軸３の角度θ３を９６．２としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝３４２０ｄｅｇ、Ｒ２＝３４２０ｄｅｇ、Ｒ３＝１７１０ｄｅｇであり、２：２：１の各水晶波長板の位相差を有している。
【００４３】
上記Ｒ１は誤差を考慮して、３４２０±３０、Ｒ２／Ｒ１は１．０±０．００３であり、光軸方向はθ１＝Ａ±２、２θ１−θ２＝Ｂ±４、２（θ１＋θ２）−θ３＝Ｃ±８、ここでＡは５．５又は１２．０、Ｂは−２３．０又は１１３．０、Ｃは−２２．０又は１１２．０である。
【００４４】
この実施例３，４では、図６、図７で示すように、位相差が９０ｄｅｇ近辺で、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの３波長に対応しており、従来例（鎖線で示す）に比して、効率よく上記３波長の頂点付近において良好な依存性を確認できた。特に、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ、７８０ｎｍの各波長の近傍で、若干の振れはあるものの安定した範囲の台形状の波長が得られた。なお、実施例３，４では、実施例１に比して、４０５ｎｍ、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍの波長領域でも、より適切なものとなった。
【００４５】
（実施例５）
実施例５では水晶波長板２枚を接合して、板厚（ｄ１＋ｄ２）を０．１６ｍｍとしたもので、実施例１，２と同様に、入射直線偏光方向と光学軸１との角度をθ１＝７２．６°、入射直線偏光方向と光学軸２との角度をθ２＝１０．６°としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝９００ｄｅｇ、Ｒ２＝４５０ｄｅｇであり、２：１の各水晶波長板の位相差を有している。上記Ｒ１は誤差を考慮して、９００±３０であり、Ｒ２／Ｒ１は０．５±０．００７である。
実施例５では、図８で示すように、位相差が９０ｄｅｇ近辺で、４０５ｎｍ、６６０ｎｍの２波長に対応しており、しかも４０５ｎｍ及び６６０ｎｍの２波長が共に安定した波長依存性を有していた。
【００４６】
（実施例６）
実施例６では水晶波長板２枚を接合して、板厚（ｄ１＋ｄ２）を０．３７ｍｍとしたもので、入射直線偏光方向と光学軸１との角度をθ１＝２６．８°、入射直線偏光方向と光学軸２との角度をθ２＝１３５．６°としている。レーザ光の波長がλ＝４０５ｎｍのとき、Ｒ１＝１８００ｄｅｇ、Ｒ２＝１３５０ｄｅｇであり、４：３の各水晶波長板の位相差を有している。上記Ｒ１は誤差を考慮して１８００±１８であり、Ｒ２／Ｒ１は０．７５±０．００３５である。
光軸方向はθ１＝Ａ±５、２θ１−θ２＝Ｂ±２、ここでＡは２６．０又は１１６．０、Ｂは１３５．０又は４５．０である。
実施例６では、図９で示すように、位相差が９０ｄｅｇ近辺で、４０５ｎｍ、６６０ｎｍの２波長に対応しており、しかも４０５ｎｍ及び６６０ｎｍの２波長が共に安定した波長依存性を有していた。
【００４７】
図１０は射角度依存性を示す説明図であり、色の濃淡で入射角度依存性を表しており、右下の棒状のグラフが位相差の変化量と色の濃淡の対応関係を表している。したがって、依存性が小さいとコントラストが薄く、一色に近く見えるものである。この図１０で示されるように、実施例１〜６は、従来例に比して位相差の入射角度依存性が少なく、特に実施例１から実施例５の位相差の入射角度依存性が少ないことが判明する。
【００４８】
図１１は、従来例と実施例１〜６との、入射角度５度のときの、「垂直入射からの位相差の最大変化量」を比較したものであり、この位相差の入射角度依存性の最大変化量で示すように、各実施例は、従来例に比して、位相差の入射角度依存性が少ないものである。特に実施例１、３〜５は従来に比して２５％以下であり、実施例２では約３０％、最も依存性が高い実施例６においても６０％程度の依存性である。
以上のように、本発明においては、位相差の入射角度依存性が少なく、光ピックアップ用１／４波長板をコンパクト化でき、光ヘッド装置自体を小型化できる。
【００４９】
図１２は光ピックアップ光学系を説明する概略説明図である。図１２で示すように、光ヘッド装置Ｓによって光ディスク９０の情報を読み取るが、本例の光ヘッド装置Ｓは、ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤの３波長ＬＤ１０と、偏光ビームスプリッター２０と、１／４波長板３０と、対物レンズ４０と、コリメートレンズ５０と、ダイクロイックプリズム６０と、ＢＤ用受光素子７０と、ＣＤ／ＤＶＤ用受光素子８０とを主要構成要素としている。そして、１／４波長板はＰＢＳと光ディスクの間にあり、波長板に対する入射方向はＰＢＳ側を入射面として、各水晶波長板の位相差Ｒ１、Ｒ２、（Ｒ３）の順に透過し、ディスク側を出射面として用いている。
【００５０】
例えば、３波長ＬＤ１０から出射された光は、偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）２０から１／４波長板３０、対物レンズ４０を介して、光ディスク９０に到達し、光ディスク９０からの情報が反射光として、再び１／４波長板３０、偏光ビームスプリッター２０、コリメートレンズ５０を通り、ダイクロックプリズム６０で二方向に分れ、一方はＢＤ用受光素子７０へ導かれ、他方はＣＤ／ＤＶＤ用受光素子８０に導かれる。
【００５１】
ここで、１／４波長板３０の機能は、偏光ビームスプリッター２０からの入射光の直線偏光を円偏光に変換し、光ディスク９０からの反射光を再び円偏光からもとの直線偏光と直交した直線偏光に変換することである。
このとき、前記各実施例で示した光ピックアップ用１／４波長板を用いることにより、入射角度への依存性が少ないものとなり、高温に対する信頼性や紫外光に対する耐候性に優れたものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明における光ピックアップ用１／４波長板は光ヘッド装置に搭載されて用いられ、１／４波長板として機能して、異なる波長の信号光をそれぞれ光利用効率の高い信号光として検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】水晶波長板を２枚用いた光ピックアップ用１／４波長板の概略構成図である。
【図２】水晶波長板を３枚用いた光ピックアップ用１／４波長板の概略構成図である。
【図３】実施例１〜６のパラメータを示すグラフ図である。
【図４】実施例1の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図５】実施例２の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図６】実施例３の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図７】実施例４の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図８】実施例５の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図９】実施例６の位相差の波長依存性を示すグラフ図である。
【図１０】入射角度依存性を示す説明図である。
【図１１】位相差の入射角度依存性の最大変化量を示す説明図である。
【図１２】光ピックアップ光学系を説明する概略説明図である。
【図１３】従来の広帯域波長板の概要図である。
【図１４】従来の広帯域波長板の位相差特性を示すグラフ図である。
【図１５】位相差の波長依存性の計算方法を説明する説明図である。
【図１６】位相差の入射角度依存性の計算方法を説明する説明図である。
【図１７】位相差の入射角度依存性の計算方法を説明する説明図であり、（Ａ）は手前から見た説明図、図１７（Ｂ）は側面から見た説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ３波長ＬＤ
２０  偏光ビームスプリッター
３０  １／４波長板
４０  対物レンズ
５０  コリメートレンズ
６０  ダイクロイックプリズム
７０  ＢＤ用受光素子
８０  ＣＤ／ＤＶＤ用受光素子
９０  光ディスク
Ｓ  光ヘッド装置
【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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