(57)【要約】【課題】違いが比較的大きい波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの光に対して簡単な構造で共用できる波長板を提供する。【解決手段】構造周期が波長４０５ｎｍの１／２以下の微細周期構造３で形成されて、２つの異なる波長４０５ｎｍ、波長６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能するようにその偏光状態を変化させる誘電体平行平板等による構造複屈折を有することで、水晶等の複屈折特性はその物質固有のものでありその特性を殆ど変えることはできないが、微細周期構造３のような構造複屈折は材料や形状を変えることにより複屈折特性を容易に制御することができることから、２つの異なる波長の違いが比較的大きい場合であっても共用可能とし、当該波長板１を用いる光学系の簡素化を図れるようにした。【選択図】        図２
2004258297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造周期が波長４０５ｎｍの１／２以下の微細周期構造により構造複屈折を有し、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの異なる波長の光に対して１／４波長板として機能するようその偏光状態を変化させる波長板。
【請求項２】
波長４０５ｎｍの光に対しては位相差が５／４波長であり、波長６６０ｎｍの光に対しては位相差が３／４波長である請求項１記載の波長板。
【請求項３】
前記微細周期構造は、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列してなり、一方の誘電体はアッベ数νｄが５３以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である請求項１又は２記載の波長板。
【請求項４】
前記微細周期構造は、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列してなり、一方の誘電体はアッベ数νｄが８１以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である請求項１又は２記載の波長板。
【請求項５】
前記微細周期構造は、アッベ数νｄが５３以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項６】
前記微細周期構造は、アッベ数νｄが８１以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項７】
前記微細周期構造は、アッベ数νｄが５３以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項８】
前記微細周期構造は、アッベ数νｄが８１以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項９】
前記微細周期構造は、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが５３以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項１０】
前記微細周期構造は、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが８１以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる請求項１又は２記載の波長板。
【請求項１１】
択一的に駆動されて波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの波長の異なる光を出射する２つの光源と、
光ディスクに対向する対物レンズと、
この対物レンズを変位移動させるアクチュエータと、
請求項１ないし１０の何れか一記載の波長板と、
前記光源から発せられた光を前記波長板を経て前記対物レンズへ導く照明光学系と、
前記光ディスクからの反射光に基づく信号を検出する検出器と、
前記反射光を前記波長板を経て前記検出器へ導く検出光学系と、
を備える光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記対物レンズが色消しレンズである請求項１１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
光ディスクを回転させる回転駆動機構と、
前記光ディスクに対して前記対物レンズを介して光を照射する請求項１１又は１２記載の光ピックアップ装置と、
装填された前記光ディスクの種類を識別するディスク識別手段と、
このディスク識別手段による識別結果に基づき前記光ピックアップ装置中の２つの光源の何れかを択一的に駆動する光源駆動手段と、
前記光ピックアップ装置中の前記検出器により検出されたサーボ信号に基づき前記アクチュエータを駆動させるサーボ制御手段と、
前記検出器により検出された情報信号に基づき前記光ディスクに記録されたデータを再生する信号再生手段と、
を備える光ディスク装置。
【請求項１４】
外部から入力されたデータに基づき前記光ディスクに記録する信号に変換する書込み信号処理手段を備える請求項１３記載の光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の偏光方向を変えるための波長板、この波長板を用いた２波長対応の光ピックアップ装置及び光ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクの大容量化（高記録密度化）が進み、それに対応させてレーザ光の短波長化を図るために、青紫ＬＤ（波長４０５ｎｍ）を光源とした光ディスク装置の開発も盛んに行われている。
【０００３】
一方、従来の光ディスクも広く普及しており、複数の規格の光ディスクが利用されるようになってきている。このように複数の規格の光ディスクが混在する中で、１つの規格にしか対応していない光ディスク装置よりも、複数の規格に対応できる互換性のある光ディスク装置が要求されている。
【０００４】
このような互換性の要求に対して、従来の光ディスク装置としては、例えば、特許文献１によれば、２つの光源波長６３５ｎｍ，７８０ｎｍに対して光学系を共通化した光ディスク装置が提案されている。図８はその提案例を示すもので、光ディスク１１１に対向する対物レンズ１１２の光軸上に偏光ビームスプリッタ１１３を配設し、その偏光反射面１１３ａの反射側にＳ偏光成分のレーザ光が入射するように出射光の偏光面の向きが設定された第１のレーザ光源を含む第１の光源ユニット１１４（波長が例えばＣＤ規格対応の７８０ｎｍ）と、偏光反射面１１３ａの透過側にＰ偏光成分のレーザ光が入射するように出射光の偏光面の向きが設定された第２のレーザ光源を含む第２の光源ユニット１１５（波長が例えばＤＶＤ規格対応の６３５ｎｍ）とを備えた構成とされている。ここに、対物レンズ１１２に対する共通光路上には、コリメートレンズ１１６とともに、１／４波長板として機能する波長板１１７が設けられており、この波長板１１７は第１，２のレーザ光源が発するレーザ光の波長７８０ｎｍ，６３５ｎｍの中間波長の仕様とされ、共用できるように設定されている。
【０００５】
また、例えばＤＶＤ規格対応の６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ程度のレーザ光源の他に、４００ｎｍ波長の光源も使用したい場合には、特許文献２中に示されるように、別途専用の光学系を設ける構成とすることで、互換性を持たせる提案例もある。
【０００６】
さらに、特許文献３によれば、水晶や複屈折の波長分散の大きい樹脂材料により構成された波長板を用いることで異なる波長光に共用させたりする他、特許文献３中の図１４等に示されるように液晶材料から構成された波長板を用い、液晶材料に対する印加電圧を調整することにより複屈折性を変化させ、例えば波長４０５ｎｍと波長６５０ｎｍとで光学系を共通化して互換性を持たせるようにした提案例もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−０１１４３６公報
【特許文献２】
特開２０００−０１１４０２公報
【特許文献３】
特開２０００−２７６７６６公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
２つの光源の波長が、７８０ｎｍと６３５ｎｍのように２つの波長が近い場合には、特許文献１のように、１／４波長板は７８０ｎｍと６３５ｎｍとの中間波長に対応したものを使用し光学系を共通化するができる。しかしながら、２つの光源の波長が４０５ｎｍと６３５ｎｍ、又は、４０５ｎｍと７８０ｎｍのように波長が比較的離れている場合には、中間波長の１／４波長板では２つの波長に十分対応することができず、光学系を共通化することは難しい。
【０００９】
特許文献２のように４０５ｎｍ光源用の別途光学系を設けた場合には、当然ながら、複数の波長の光源に対応できる。しかしながら、別途光学系を設けた場合には、光ピックアップが大きくなってしまい、光ディスク装置の小型軽量化ができないという問題がある。
【００１０】
波長が４０５ｎｍの光源を用いた場合でも、特許文献３のように水晶の波長板で、波長５０４ｎｍの光に対して１波長分（＝５０４ｎｍ）の位相差が生じるようにすれば、波長が４０５ｎｍの光に対しては位相差が波長の５／４（＝５０６ｎｍ）となり、波長６７０ｎｍの光に対しては位相差が波長の３／４（＝５０２ｎｍ）となるため、波長４０５ｎｍ及び波長６７０ｎｍの両方に対して１／４波長板として機能し、光学系を共通化することができる。また、波長４９０ｎｍの光に対して１波長分（＝４９０ｎｍ）の位相差が生じるようにすれば、波長が３９５ｎｍの光に対しては位相差が波長の５／４となり、波長６５０ｎｍの光に対しては位相差が波長の３／４となるため、波長３９５ｎｍ及び波長６５０ｎｍの両方に対して１／４波長板として機能し、光学系を共通化することができる。しかしながら、水晶波長板は高価であるため光ピックアップ及び光ディスク装置が高価なものとなってしまうという問題がある。
【００１１】
複屈折の波長分散の大きい樹脂（芳香族ポリスルファン系樹脂）を用いた波長板で同様に、波長が３８０ｎｍの光に対しては位相差が波長の３／４となり、波長６９０ｎｍの光に対しては位相差が波長の１／４となるように設計し、波長３８０ｎｍ及び波長６９０ｎｍの両方に対して１／４波長板として機能し、光学系を共通化することができる。この波長板では、樹脂を用いているので、安価に作製できることが期待される。しかしながら、樹脂材料は、波長が短い領域では透過率の低下が生じ、４０５ｎｍ以下の波長では無視できない問題である。また、短い波長の光に対する劣化も生じ、経時劣化による光学特性が変化してしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、特許文献３では、液晶とフィルムで位相可変型波長板を構成し、波長が４０５ｎｍと６５０ｎｍと７８０ｎｍとの全ての光に対して位相差が波長の１／４とすることができるので、複数の異なる波長の光源を使用する場合でも、光学系を共通化することができる。しかしながら、樹脂製の波長板と同様に液晶とフィルムは波長が短い領域では透過率の低下が生じ、４０５ｎｍ以下の波長では無視できない問題である。また、短い波長の光に対する劣化も生じ、経時劣化による光学特性が変化してしまうという問題がある。
【００１３】
そこで、本発明は、簡単な構造で例えば青紫用光ディスク用の波長４０５ｎｍと例えばＤＶＤ用の波長６６０ｎｍとの２つの異なる波長の光に対して共用できる波長板を提供することを目的とする。
【００１４】
加えて、波長の違いが比較的大きい波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの異なる波長の光に対して共用できる波長板を提供することを目的とする。
【００１５】
また、波長の違いが比較的大きい波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの異なる波長の光に対して光ピックアップ装置用に適した１／４波長板として共用できる波長板を提供することを目的とする。
【００１６】
さらに、上記波長板を利用することで、例えば青紫用光ディスク用の波長４０５ｎｍと例えばＤＶＤ用の波長６６０ｎｍのように２つの光源波長の違いが大きい場合でも、構造が簡単で互換性を持つ２波長対応の光ピックアップ装置及び光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の波長板は、構造周期が波長４０５ｎｍの１／２以下の微細周期構造により構造複屈折を有し、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの異なる波長の光に対して１／４波長板として機能するようその偏光状態を変化させる。
【００１８】
従って、波長が４０５ｎｍの光と、波長が６６０ｎｍの光との２つの光に対して１／４波長板として機能するので、例えば、直線偏光から円偏光への変換、又は、円偏光から直線偏光への変換を１つの波長板で行うことができ、光学系を簡素化することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の波長板において、波長４０５ｎｍの光に対しては位相差が５／４波長であり、波長６６０ｎｍの光に対しては位相差が３／４波長である。
【００２０】
従って、構造周期が波長４０５ｎｍの１／２以下の微細周期構造で、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能する波長板を容易に実現することができる。
【００２１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列してなり、一方の誘電体はアッベ数νｄが５３以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である。
【００２２】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／５０以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列してなり、一方の誘電体はアッベ数νｄが８１以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である。
【００２４】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／１００以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、アッベ数νｄが５３以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００２６】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／５０以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、アッベ数νｄが８１以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００２８】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が小さい波長板を容易に実現することができる。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、アッベ数νｄが５３以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００３０】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／５０以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００３１】
請求項８記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、アッベ数νｄが８１以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００３２】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／１００以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００３３】
請求項９記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが５３以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００３４】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／５０以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項１又は２記載の波長板において、前記微細周期構造は、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが８１以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる。
【００３６】
従って、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／１００以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００３７】
請求項１１記載の発明の光ピックアップ装置は、択一的に駆動されて波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの波長の異なる光を出射する２つの光源と、光ディスクに対向する対物レンズと、この対物レンズを変位移動させるアクチュエータと、請求項１ないし１０の何れか一記載の波長板と、前記光源から発せられた光を前記波長板を経て前記対物レンズへ導く照明光学系と、前記光ディスクからの反射光に基づく信号を検出する検出器と、前記反射光を前記波長板を経て前記検出器へ導く検出光学系と、を備える。
【００３８】
従って、比較的波長の違いが大きい波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの光に対して１／４波長板として機能する１つの波長板を用いているので、２波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に実現することができる。
【００３９】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の光ピックアップ装置において、前記対物レンズが色消しレンズである。
【００４０】
従って、請求項１１記載の光ピックアップ装置を実現する上で、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの波長に対して収差の小さい対物レンズとすることができ、信頼性の高い２波長対応の光ピックアップ装置を容易に実現することができる。
【００４１】
請求項１３記載の発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転させる回転駆動機構と、前記光ディスクに対して前記対物レンズを介して光を照射する請求項１１又は１２記載の光ピックアップ装置と、装填された前記光ディスクの種類を識別するディスク識別手段と、このディスク識別手段による識別結果に基づき前記光ピックアップ装置中の２つの光源の何れかを択一的に駆動する光源駆動手段と、前記光ピックアップ装置中の前記検出器により検出されたサーボ信号に基づき前記アクチュエータを駆動させるサーボ制御手段と、前記検出器により検出された情報信号に基づき前記光ディスクに記録されたデータを再生する信号再生手段と、を備える。
【００４２】
従って、請求項１１又は１２記載の光ピックアップ装置を備えることにより、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの異なる波長を対象とする光ディスクに対して互換性を持ち、かつ、小型の光ディスク装置を容易に実現できる。
【００４３】
請求項１４記載の発明は、請求項１３記載の光ディスク装置において、外部から入力されたデータに基づき前記光ディスクに記録する信号に変換する書込み信号処理手段を備える。
【００４４】
従って、請求項１３記載の光ディスク装置において、追記型光記録媒体又は書換え型光記録媒体に対して記録可能な光ディスク装置の場合にも同様に適用することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図４に基づいて説明する。本実施の形態は、２つの異なる波長の光に対してその偏光状態を変化させる機能を持たせた波長板への適用例を示す。図１は本実施の形態の波長板１をイメージ的に示す外観斜視図であり、２で示す部分が波長板として機能する領域（波長板機能領域）である。図２はこの波長板機能領域２をＡ−Ａ′線で断面した拡大断面図である。ここに、本実施の形態の波長板１にあっては、その波長板機能領域２が構造複屈折で構成されるわけであるが、より具体的には、図２に示すように、対象となる光の波長に対して１／２以下なる非常に微細な凹凸の繰り返しによる周期構造（微細周期構造）３で形成された構造複屈折で構成される。
【００４６】
このような微細周期構造３による複屈折特性の原理・作用について説明する。一般に、本来は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）周期で並べることにより複屈折が発生することが知られている（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ  ｏｆ  Ｏｐｔｉｃｓ，  Ｍａｘ  Ｂｏｒｎ  ａｎｄ  Ｅｍｉｌ  Ｗｏｌｆ，  ＰＥＲＧＡＭＯＮ  ＰＲＥＳＳ  ＬＴＤ．）。偏光方向が溝に平行な光の屈折率ｎ（平行）と垂直な光の屈折率ｎ（垂直）は各々（１）（２）式で示される。
【００４７】
【数１】
2004258297.tif 000003
【００４８】
式中、ｎ１は微細周期構造３が形成された物質の屈折率、ｎ２は当該微細周期構造３中の溝を埋める物質の屈折率であり、また、ｔは微細周期構造３の凸部の幅ｗ１と凹部（溝部）の幅ｗ２とのデューティ比であり、
ｔ＝ｗ１／（ｗ１＋ｗ２）    ……………………（３）
式で示される。
【００４９】
このように、水晶や方解石の複屈折特性はその物質固有のものであり、その特性を変えることが殆どできないものであるのに対して、微細周期構造３のような構造複屈折は、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。
【００５０】
いま、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３の高さ（溝の深さ）をｄとすると、
Ｒｅ＝（ｎ（平行）−ｎ（垂直））ｄ  ……………………（４）
となる。従って、微細周期構造３を形成する材料（屈折率）及び微細周期構造３の形状（デューティ比及び溝の深さ）により、任意の位相差の波長板１を作製することができる。
【００５１】
また、１／４波長板は、位相差が波長の丁度１／４となる場合だけでなく、１／４波長の奇数倍であれば１／４波長板として機能する。これは１／２波長板も同様である。
【００５２】
本実施例の波長板１は、構造複屈折をなす微細周期構造３の材料及び形状を次の（５）（６）式をほぼ満たすように形成したものである。これらの式中、ｎ＝０，１，２，…、ｍ＝０，１，２，…である。
【００５３】
【数２】
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【００５４】
即ち、１／４波長板として機能させる本実施の形態の波長板１は、一方の波長の光に対しては位相差が当該波長の（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、他方の波長の光に対しては位相差が当該波長の（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）となるように形成されている。
【００５５】
より具体的には、基板４として石英ガラス基板を用い、その表面に表１に示すような形状の微細周期構造３を形成したものである。
【００５６】
【表１】
2004258297.tif 000005
【００５７】
表１に示すような条件で微細周期構造３が形成された本実施の形態の波長板１における位相差の波長依存性を図３に示す。縦軸は位相差を１／４波長で割ったものであり、この値が奇数となる波長では１／４波長板として機能する。本実施の形態の波長板１ではＡｌＧａＩｎＰレーザの波長６６０ｎｍの光に対して４８７ｎｍ（〜３／４波長）の位相差が生じ、また、ＧａＮレーザの波長４０５ｎｍの光に対しては５１３ｎｍ（〜５／４波長）の位相差が生じる。従って、本実施の形態の波長板１によれば、ＡｌＧａＩｎＰレーザの波長６６０ｎｍの光、及び、ＧａＮレーザの波長４０５ｎｍの光の何れに対しても１／４波長板として用いることができる。
【００５８】
次に、このような波長板１の製造方法について、作成プロセスを示す図４を参照して説明する。まず、石英ガラス基板４上にＥＢ（電子ビーム）レジスト５を塗布する（図４（ａ）参照）。その後、ＥＢ描画装置でパターンを描画し、現像する（図４（ｂ）参照）。次に、このレジストパターン６に対して金属膜７を真空蒸着で成膜し（図４（ｃ）参照）、レジスト剥離液によるリフトオフ法で金属膜パターン８を形成する（図４（ｄ）参照）。金属膜パターン８が形成された石英ガラス基板４をＣＦ４，Ｃ４Ｆ８，ＣＨＦ３などのフロロカーボンガスを用いてドライエッチングを行い、微細周期構造３を形成する（図４（ｅ）参照）。最後に、金属膜パターン８を形成していた金属膜７を除去することで波長板１が完成する（図４（ｆ）参照）。ドライエッチング装置はＥＣＲエッチング装置を用いているが、ＩＣＰエッチング装置など他のエッチング装置でも構わない。
【００５９】
なお、図２に示したように必要な深さを一括して形成しても良いが、石英ガラス基板４の両面に分割して形成しても良い。さらには、必要な深さを複数の石英ガラス基板に分割して形成した後、貼り合わせても良い。
【００６０】
本実施の形態では、微細周期構造３を形成する基板として石英ガラスを用いたが、他の光学ガラス（誘電体）なる誘電体基板も用いることができる。特に、アッベ数νｄがある範囲の光学ガラスを用いると、位相差の公差を小さくすることができる。アッベ数νｄは屈折率の波長に対する変化を量的に示したもので、次の（７）式
Ｖｄ＝（ｎｄ−１）／（ｎＦ−ｎＣ）    ………………（７）
で表される。式中、ｎｄ、ｎＦ、ｎＣは各々、ｄ線（波長５８７．５６ｎｍ）、Ｆ線（波長４８６．１３ｎｍ）、Ｃ線（波長６５６．２７ｎｍ）での屈折率である。
【００６１】
表２には、各種ガラスのアッベ数νｄと形成した微細周期構造の形状（ｄｕｔｙ比、溝深さ）及び、位相差の公差を示した。
【００６２】
【表２】
2004258297.tif 000006
【００６３】
位相差の公差については、（１）〜（７）式で求めた位相差（遅延量）と、波長が４０５ｎｍの場合は５／４波長（＝５０６．２５ｎｍ）、波長が６６０ｎｍの場合は３／４波長（＝４９５ｎｍ）との差で位相差の公差を計算した。アッベ数νｄが大きくなるほど（波長分散が小さくなるほど）位相差の公差は小さくなり、アッベ数νｄが５３以上のガラスを用いた場合、具体的には合成石英（信越石英）、ＢＫ７（ＳＣＨＯＴＴ）、ＳＫ１１（ＳＣＨＯＴＴ）などを用いた場合、波長が４０５ｎｍの光及び波長が６６０ｎｍの光の何れに対しても位相差の公差が各々の波長の１／５０以下で１／４波長板として機能する。
【００６４】
つまり、波長板の具体的な微細周期構造としては、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列し、一方の誘電体はアッベ数νｄが５３以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である構造例、或いは、アッベ数νｄが５３以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例、或いは、アッベ数νｄが５３以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例、或いは、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが５３以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例を採ることができる。
【００６５】
また、アッベ数νｄが８１以上のガラスを用いた場合、具体的にはＦＣＤ１００（ＨＯＹＡ）、ＦＣＤ１０（ＨＯＹＡ）、ＦＣＤ１（ＨＯＹＡ）などを用いた場合、波長が４０５ｎｍの光及び波長が６６０ｎｍの光の何れに対しても位相差の公差が各々の波長の１／１００以下で１／４波長板として機能する。
【００６６】
つまり、波長板の具体的な微細周期構造としては、異なる２種類の誘電体平行平板を交互に配列してなり、一方の誘電体はアッベ数νｄが８１以上であり、他方の誘電体は波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００である構造例、或いは、アッベ数νｄが８１以上である誘電体平行平板を微細周期で配列し、これらの誘電体平行平板間を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例、或いは、アッベ数νｄが８１以上である誘電体基板の少なくとも片面に微細周期で溝を形成し、これらの溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例、或いは、少なくとも片面に微細周期で溝を形成したアッベ数νｄが８１以上である少なくとも２枚以上の誘電体基板を重ねて構成し、前記溝を真空、又は、波長４０５ｎｍの光及び波長６６０ｎｍの光に対する屈折率が１．００の気体で充填してなる構造例を採ることができる。
【００６７】
本発明の第二の実施の形態を図５及び図６に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような２波長に対して１／４波長板として共用可能な波長板１を備える光ピックアップ装置１１への適用例を示す。
【００６８】
本実施の形態の光ピックアップ装置１１は、ＡｌＧａＩｎＰレーザを光源とし波長６６０ｎｍの光を発する第１の光源ユニット１２と、ＧａＮレーザを光源とし波長４０５ｎｍの光を発する第２の光源ユニット１３と、光ディスク１４に対向する対物レンズ１５と、この対物レンズ１５を変位移動させるアクチュエータ１６と、波長４０５ｎｍの光を透過し波長６６０ｎｍの光を反射するように設計された誘電体多層膜ミラー１７と、前述の波長板１による１／４波長板と、誘電体多層膜ミラー１７側からの光を対物レンズ１５側に向けて９０°偏向させる立上げミラー１８と、により構成されている。
【００６９】
ここに、第１の光源ユニット１２は検出器を一体に有するもので、図５に示すように、半導体レーザ（ＡｌＧａＩｎＰレーザ）１９と検出器としての分割フォトダイオード２０と偏光ホログラム２１とから構成されている。２２はヒートシンクである。第２の光源ユニット１３も検出器を一体に有するもので、図５に示すように、半導体レーザ（ＧａＮ）２３と検出器としての分割フォトダイオード２４と偏光ホログラム２５とから構成されている。２６はヒートシンクである。
【００７０】
この結果、偏光ホログラム２１，２５、誘電体多層膜ミラー１７、立上げミラー１８により、半導体レーザ１９又は２３から発せられた光を波長板１を経て対物レンズ１５へ導く照明光学系２７が構成されている。また、立上げミラー１８、誘電体多層膜ミラー１７、偏光ホログラム２１，２５により、光ディスク１４からの反射光を波長板１を経て分割フォトダイオード２０又は２４へ導く検出光学系２８が構成されている。
【００７１】
なお、半導体レーザ１９，２３は対象となる光ディスク１４に応じて択一的に駆動される。
【００７２】
このような構成において、半導体レーザ１９又は２３から出射したレーザ光は偏光面に対して光学軸が４５°をなすように配置され１／４波長板として機能する波長板１を通過することにより直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１５によって光ディスク１４の記録面に集光する。集光したレーザ光は記録面で反射され、この反射光は再び対物レンズ１５を経て１／４波長板として機能する波長板１で円偏光から直線偏光に変換されて光源ユニット１２又は１３に戻ってくる。レーザ光が光ディスク１４の記録面で反射する際に円偏光の回転方向が逆転しているので、光源ユニット１２又は１３に戻ってきたレーザ光は、偏光面が出射光とは９０°変わっており、当該光源ユニット１２又は１３の偏光ホログラム２１又は２５に形成された回折格子によって分割フォトダイオード２０又は２４上に回折パターンが形成されるので、光ディスク１４の記録面に記録された信号を検出することができる。
【００７３】
従って、本実施の形態によれば、比較的波長の違いが大きい２つの波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能する１つの波長板１を用いているので、２波長対応の光ピックアップ装置１１を簡単な構成で、かつ、小型に実現することができる。
【００７４】
なお、対物レンズ１５は、単レンズで２つの異なる波長に対応した設計はレンズ材の屈折率が波長に変化するため困難であり、各々の波長毎に複数備え、光ディスク１４の種類によって機械的に入替えるような構成でも良い。しかし、複数の対物レンズを備えた構成は、光ピックアップ装置が大きくなってしまうので、焦点距離が正と負の材料が異なる（屈折率が異なる）２枚のレンズ１５ａ，１５ｂを貼り合せた色消しレンズ構成とし、２つの波長で収差が発生しないように設計し、１つの対物レンズ１５で２つの波長に対応する構成にすることが望ましい。
【００７５】
また、光ディスク１４の種類によって（光源波長によって）対物レンズ１５の開口数（ＮＡ）が異なる場合には、開口径を変更することができるアパーチャ（例えば、機械的に変更するものや液晶を用いて変更するものなど）を用いて光ピックアップ装置を構成すればよい。
【００７６】
本発明の第三の実施の形態を図７に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような光ピックアップ装置１１を備える光ディスク装置への適用例を示す。図７は光ディスク装置の制御系等を示す概略ブロック図である。
【００７７】
光ピックアップ装置１１は光ディスク１４の半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ３１に取り付けられている。３２は光ディスク１４を回転させる回転駆動機構の主要部をなすスピンドルモータであり、中央制御装置３３に接続されたスピンドル制御部３４により回転動作（回転速度）等が制御される。また、光ピックアップ装置１１と中央制御装置３３との間では、アクチュエータ１６中のフォーカスアクチュエータ１６Ｆに対してはフォーカス制御部３５、トラックアクチュエータ１６Ｔに対してはトラック制御部３６が接続されている。これらのフォーカス制御部３５、トラック制御部３６によりサーボ制御手段が構成されている。また、これらの制御部３５，３６に対しては検出器２０，２４により検出されるフォーカス信号、トラック信号も取り込まれる。検出器２０，２４により検出される情報信号は信号再生手段としての信号復調部３７により再生データに変換される。さらに、キャリッジアクチュエータ３１は中央制御装置３３に接続されたキャリッジ制御部３８によりシーク動作が制御される。また、半導体レーザ１９又は２３は中央制御装置３３に接続された光源駆動手段としてのＬＤ制御部３９によりその発光のオン・オフや発光パワーが制御される。
【００７８】
さらに、本実施の形態の光ディスク装置では、何れの半導体レーザ１９又は２３を駆動させるか等の制御に供するために、スピンドルモータ３２のターンテーブル上に装填された光ディスク１４の種類を識別するための光ディスク識別機構４０が設けられており、中央制御装置３３、ＬＤ制御部３９及び制御部３５，３６に接続されている。
【００７９】
光ディスク識別機構４０によるディスク識別法・光源選択法について簡単に説明する。光ディスク１４装着後、まず、第１の光源ユニット１２の半導体レーザ１９を点灯させてフォーカス信号を検出しながら対物レンズ１５をフォーカス方向に移動させて光ディスク１４の記録面に焦点を合わせる。合焦点後、今度はトラック方向に対物レンズ１５を移動し、トラック信号の検出を行う。この時点でトラック信号が検出された場合には、そのまま、第１の光源ユニット１２の半導体レーザ１９を用いて再生の動作を行う。一方、トラック信号が検出されなかった場合には、第１の光源ユニット１２の半導体レーザ１９を消灯し、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２３を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ１５をフォーカス方向に移動させて光ディスク１４の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ１５を移動し、トラック信号の検出を行い、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２３を用いて再生動作を行う。
【００８０】
従って、本実施の形態によれば、前述したような２波長対応の光ピックアップ装置１１を備えることにより、異なる波長を対象とする光ディスク１４に対して互換性を持ち、かつ、小型の光ディスク装置を容易に実現することができる。
【００８１】
なお、図７に示すブロック図において、破線で示すように、外部から入力された記録データを書込み信号に変換する書込み信号処理手段としての信号変調部４１をＬＤ制御部３９に接続して設けることにより、追記又は書換え可能な光ディスク１４に対して記録可能な光ディスク装置となる。
【００８２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長板によれば、波長が４０５ｎｍの光と、波長が６６０ｎｍの光との２つの光に対して１／４波長板として機能するので、例えば、直線偏光から円偏光への変換、又は、円偏光から直線偏光への変換を１つの波長板で行うことができ、光学系を簡素化することができ、波長４０５ｎｍの光源と波長６６０ｎｍの光源とを備えた光学系、例えば、青紫用光ディスクとＤＶＤとの両方が使用できる光ディスクに用いられる光ピックアップ光学系において、波長板を共用でき光学系を簡素化することができる。
【００８３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の波長板において、構造周期が波長４０５ｎｍの１／２以下の微細周期構造で、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能する波長板を容易に実現することができる。
【００８４】
請求項３，５，７又は９記載の発明によれば、請求項１又は２記載の波長板において、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／５０以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００８５】
請求項４，６，８又は１０記載の発明によれば、請求項１又は２記載の波長板において、波長が４０５ｎｍの光、かつ、波長が６６０ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、両波長に対して位相差の公差が１／１００以下と小さい波長板を容易に実現することができる。
【００８６】
請求項１１記載の発明の光ピックアップ装置によれば、比較的波長の違いが大きい波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの光に対して１／４波長板として機能する１つの波長板を用いているので、２波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に実現することができる。
【００８７】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１１記載の光ピックアップ装置を実現する上で、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの２つの波長に対して収差の小さい対物レンズとすることができ、信頼性の高い２波長対応の光ピックアップ装置を容易に実現することができる。
【００８８】
請求項１３記載の発明の光ディスク装置によれば、請求項１１又は１２記載の光ピックアップ装置を備えることにより、波長４０５ｎｍと波長６６０ｎｍとの異なる波長を対象とする光ディスクに対して互換性を持ち、かつ、小型の光ディスク装置を容易に実現することができる。
【００８９】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１３記載の光ディスク装置において、追記型光記録媒体又は書換え型光記録媒体に対して記録可能な光ディスク装置の場合にも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態の波長板を示す外観斜視図である。
【図２】そのＡ−Ａ′線の拡大断面図である。
【図３】波長板における位相差の波長依存性を示す特性図である。
【図４】波長板の作製プロセスを順に示す断面図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態の光ピックアップ装置を示す光学系構成図である。
【図６】その光源ユニットの断面構造図である。
【図７】本発明の第三の実施の形態の光ディスク装置の制御系等の構成例を示すブロック図である。
【図８】従来例を示す光学系構成図である。
【符号の説明】
１      波長板
３      微細周期構造
１１      光ピックアップ装置
１４      光ディスク
１５      対物レンズ
１６      アクチュエータ
１９      光源
２０      検出器
２３      光源
２４      検出器
２７      照明光学系
２８      検出光学系
３２      回転駆動機構
３５，３６      サーボ制御手段
３７      信号再生手段
３９      光源駆動手段
４０      ディスク識別手段
４１      書込み信号処理手段
【図１】
2004258297.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004258297.tif 000010
【図５】
2004258297.tif 000011
【図６】
2004258297.tif 000012
【図７】
2004258297.tif 000013
【図８】
2004258297.tif 000014