(57)【要約】【課題】広帯域全体で位相差が確実に９０°となる波長板、及びそれを用いた光ピックアップを提供することを目的とする。【解決手段】回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子において、回折格子の波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）に対する回折角を各々φ１、φ２とし、前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１'、ｎｅ２'とし、前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、      Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ'１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１      Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ'２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２を満たすよう構成する。【選択図】    図１
2005128260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子において、
前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、
前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、
斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、
斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、
斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、
前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
を満たし、且つ、
回折格子の波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）に対する回折角を各々φ１、φ２とし、
前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、
前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、
前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たしていることを特徴とする回折光学素子。
【請求項２】
光源から出射した波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）の光が回折光学素子を透過するよう構成された光ピックアップにおいて、
前記回折光学素子は、回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子であり、
前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、
前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、
斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、
斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、
斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、
前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
回折格子の波長λ１及びλ２に対する回折角を各々φ１、φ２とし、
前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、
前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、
前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たしていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）の光とを異なる発光点から出射する２波長用半導体レーザ光源から出射した波長λ１及びλ２の光とが回折光学素子を透過するするよう構成された光ピックアップにおいて、
前記回折光学素子は、回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子であって、
前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、
前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、
斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、
斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、
斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、
前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
回折格子の波長λ１及びλ２に対する回折角を各々φ１、φ２とし、
前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、
前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、
前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たし、
且つ、前記２波長用半導体レーザから出射された波長λ１及びλ２の２つの光が前記回折光学素子を透過することにより、２つの光の光軸が一致するように構成されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、
前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、
斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、
斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、
斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、
前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、
前記線状の突起のピッチをＰとし、
前記斜辺Ｂと前記底辺のなす角度をθ１とし、
前記斜辺Ａと前記底辺のなす角度をθ２とした回折格子の製造方法において、
複数のプレートを積層してなる積層体が相隣接する前記プレートの端部を結ぶ線と前記プレートの主表面とのなす角が（θ１＋θ２）となるように前記複数のプレートを積層する工程と、
積層された前記プレートの主表面から角度（θ１＋θ２）且つ間隔ｔ１で前記積層体を順次切断する工程と、
積層された前記プレートの主表面から角度θ２且つ間隔ｔ２で前記積層体を順次切断する工程とを含み、
且つ、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎθ２＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎθ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
ｔ２＝ｄ
を満たしていることを特徴とする回折格子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面にブレーズド回折格子を形成した広帯域位相補償波長板とこれを用いた光ピックアップ、及びブレーズド回折格子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
音楽や映像関連の情報の光学記録媒体であるＣＤやＤＶＤ等を直線偏光や円偏光等のレーザー光を利用して記録及び再生を行う光ディスク装置が幅広く利用されている。中でもＣＤとＤＶＤのコンパチブル（互換性）が可能な光ディスク装置の普及と共に装置の小型化の要求も高まり、光学部品点数の削減等の簡素化による光ピックアップ装置の小型化が試みられている。
【０００３】
ＤＶＤは、２時間以上の映像及び音声の情報を１枚のディスクに収容可能な仕様となっておりＣＤに比べ記録密度が高く、それによってＤＶＤの再生波長もＣＤの７８５ｎｍに対して６５５ｎｍと波長も短くなり、ＤＶＤとＣＤのコンパチブルを可能とする光ピックアップ装置では必然的に２種類の波長が必要となるので、２波長対応とするためにレーザー光源が２つ必要となる。そして波長板等の光学素子も夫々に対応するものが必要となるため結果的に２系統のピックアップにより光ピックアップ装置が構成されることとなるが、近年の光ピックアップ装置においては、小型化の要求によりピックアップを１系統で構成せんとする試みが種々なされている。
【０００４】
光ピックアップにおいて、一般に、直線偏光を円偏光に、若しくは円偏光を直線偏光に変換する光学素子として１／４波長板が広く用いられることは周知の通りである。更に、特開平１０−６８８１６号公報に提案されている如く２波長に対応する波長板、所謂広帯域波長板が２波長対応の光ピックアップにおいて用いられている。図１７は、広帯域波長板の構成を示す図であって、１／２波長板２と１／４波長板３を貼り合わせてなる積層タイプの広帯域波長板３に、直線偏光4が入射すると位相が９０°ずれて円偏光として出射する。
【特許文献１】特開平１０−６８８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、図１８に示す如く前記広帯域波長板３の位相差波長依存性を表す曲線６より、入射光の位相が確実に９０°ずれて円偏光として出射する波長は、曲線６上の点７及び点８の２点のみでしかなく、前記広帯域波長板が良好な１／４波長板として機能するのはピンポイントの特定の２種の波長だけでしか満足できていなかった。即ち、これは広帯域で位相差が確実に９０°となるように積層タイプの波長板を設計することが困難であることを意味し、仮に所望の２種の波長で１／４波長板として機能する波長板を設計できたとしても、製造誤差等により位相差９０°を生じる波長が前記所望の２種の波長からずれてしまい、１／４波長板として機能する効率が変化してしまうので、光ピックアップの特性劣化や特性バラツキを引き起こすという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記の如き問題を解決し、広帯域全体で位相差が確実に９０°となる波長板、及びそれを用いた光ピックアップを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明に係わる回折格子の製造方法、回折光学素子、および回折光学素子を用いた光ピックアップは、以下の構成をとる。
請求項１の本発明は、回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子において、前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
を満たし、且つ、回折格子の波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）に対する回折角を各々φ１、φ２とし、前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たしている。
【０００８】
請求項２の発明は、光源から出射した波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）の光が回折光学素子を透過するよう構成された光ピックアップにおいて、前記回折光学素子は、回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子であり、前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
回折格子の波長λ１及びλ２に対する回折角を各々φ１、φ２とし、前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たしている。
【０００９】
請求項３の発明は、波長λ１及びλ２（但し、λ１＜λ２）の光とを異なる発光点から出射する２波長用半導体レーザ光源から出射した波長λ１及びλ２の光とが回折光学素子を透過するするよう構成された光ピックアップにおいて、前記回折光学素子は、回折格子を厚みｔの複屈折性を有する基板の両主面に積層してなる回折光学素子であって、前記回折格子は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、前記線状の突起のピッチをＰとしたとき、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
回折格子の波長λ１及びλ２に対する回折角を各々φ１、φ２とし、前記複屈折性を有する基板の常光屈折率をｎｏとし、前記複屈折性を有する基板の波長λ１及びλ２の光の進行方向に対する異常光屈折率を各々ｎｅ１‘、ｎｅ２’とし、前記回折光学素子の波長λ１及びλ２に対する位相差を各々Γ１、Γ２としたとき、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２
を満たし、且つ、前記２波長用半導体レーザから出射された波長λ１及びλ２の２つの光が前記回折光学素子を透過することにより、２つの光の光軸が一致するように構成されている。
【００１０】
請求項４の本発明は、基板上に断面が三角形の線状の突起を互いに相隣接するように複数個配置した構造の回折格子であって、前記三角形の２つの斜辺を夫々斜辺Ａと斜辺Ｂとし、斜辺Ｂと底辺との交点Ｆから斜辺Ａの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ０とし、斜辺Ａと底辺との交点Ｅから斜辺Ｂの延長線上に下ろした垂線の長さをｔ１とし、斜辺Ａと斜辺Ｂとの交点Ｇから底辺に下ろした垂線Ｃの長さをｄとし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｆまでの距離をＰ１とし、前記垂線Ｃと底辺との交点から前記交点Ｅまでの距離をＰ２とし、前記線状の突起のピッチをＰとし、前記斜辺Ｂと前記底辺のなす角度をθ１とし、前記斜辺Ａと前記底辺のなす角度をθ２とした回折格子の製造方法において、複数のプレートを積層してなる積層体が相隣接する前記プレートの端部を結ぶ線と前記プレートの主表面とのなす角が（θ１＋θ２）となるように前記複数のプレートを積層する工程と、積層された前記プレートの主表面から角度（θ１＋θ２）且つ間隔ｔ１で前記積層体を順次切断する工程と、積層された前記プレートの主表面から角度θ２且つ間隔ｔ２で前記積層体を順次切断する工程とを含み、且つ、
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎθ２＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎθ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））
ｔ２＝ｄ
を満たしている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明は、複屈折性を有する基板の両主面にブレーズド格子を形成したので、広帯域全体で確実に１／４波長板として機能する回折光学素子を実現できるという優れた効果を奏する。
【００１２】
請求項２の発明は、複屈折性を有する基板の両主面にブレーズド格子を形成したことによって広帯域全体で１／４波長板として機能する回折光学素子を用いて光ピックアップを構成したので、複数の波長に対応し且つ小型の光ピックアップを提供できるという優れた効果を奏する。
【００１３】
請求項３の発明は、複屈折性を有する基板の両主面にブレーズド格子を形成したことにより広帯域全体で１／４波長板として機能する回折光学素子を用いて構成し、更に該回折光学素子を出射し複数の波長の光軸を一致するように構成したことにより、光検出器の容積を縮小することを可能としたので、複数の波長に対応し且つ小型の光ピックアップを提供できるという優れた効果を奏する。
【００１４】
請求項４の本発明は、プレート工法を用いるため、バッチ処理にて回折格子を製造できるので、低コストのブレーズド格子を提供できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を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、本発明に係る広帯域１／４波長板の一実施形態の構成を示す断面図である。
広帯域１／４波長板９は、水晶からなる厚みｔの複屈折板１０の入射面１０ａ及び出射面１０ｂにブレーズド回折格子１１を積層して構成されている。
本願発明者は、シミュレーションと実験結果に基づいて、複屈折性を有する基板の両主面にブレーズド回折格子を形成することによって、広帯域全体に渡って１／４波長板として機能する広帯域１／４波長板を実現した。
【００１６】
各波長λ１、λ２の光１２、１３に対する回折角φ１、φ２との関係はブレーズド回折格子１１のピッチＰを用いて、周知の通り次式で示すことができる。
ｓｉｎφ１＝ｍ×λ１／Ｐ    （ｍ＝１，２，３…）       …（１）
ｓｉｎφ２＝ｍ×λ２／Ｐ    （ｍ＝１，２，３…）       …（２）
光１２、１３が前記広帯域１／４波長板９を通過するときに生じる各々の位相差Γ１、Γ２は、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１    …（３）
Γ２＝２π／λ２×（ｎｅ‘２−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ２    …（４）
と表すことができ、ここでは各波長λ１、λ２に対する位相差は等しくなるので、
Γ１＝Γ２
とおくと、
（λ１×ｃｏｓφ１）／（λ２×ｃｏｓφ２）
＝（ｎｅ‘１−ｎｏ）／（ｎｅ‘２−ｎｏ）              …（５）
となり、所望のλ１，λ２において、ピッチＰを適宜設定すればよい。
尚、ｎｏは前記複屈折板１０の常光屈折率で、ｎｅ‘１及びｎｅ‘２は前記複屈折板１０の各波長λ１、λ２の光の進行方向に対する異常光屈折率である。
式（５）において、
Δｎ１＝ｎｅ‘１−ｎｏ                                …（６）
Δｎ２＝ｎｅ‘２−ｎｏ                                …（７）
ｋ１＝λ１×ｃｏｓφ１                               …（８）
ｋ２＝λ２×ｃｏｓφ２                               …（９）
とおくと、
Δｎ１＝ｋ１／ｋ２×Δｎ２                              …（１０）
となり、屈折率差Δｎは、ある波長に対するψの関数で表すことができるので、
Δｎ１＝Ｆ（ψ１）                                    …（１１）
Δｎ２＝Ｆ（ψ２）                                    …（１２）
として、これらを式（５）に代入すると、
Ｆ（ψ１）＝ｋ１／ｋ２×Ｆ（ψ２）                      …（１３）
となる。
ここで図２に示す如くψ１，ψ２を以下のように表すことができる。
ψ１＝φ１−β
ψ２＝φ２−β
尚、βは結晶光学軸１４の切断方位であり、位相差Γ１は、
Γ１＝２π／λ１×（ｎｅ‘１−ｎｏ）×ｔ／ｃｏｓφ１
＝（２π×Ｆ（ψ１）×ｔ）／（λ１×ｃｏｓφ１）    …（１４）
と表すことができるので波長板の厚みｔは、
ｔ＝（λ１×ｃｏｓφ１）／（２π×Ｆ（ψ１））×Γ１     …（１５）
となり、所望のΓ１においてｔを設定することができる。
【００１７】
図３は、式（１５）を用いてλ１＝６５５ｎｍ、λ２＝７８５ｎｍのとき、位相差９０°となる広帯域１／４波長板９に関するシミュレーションにより得られた位相差波長依存性を示すデータである。実線１５で示したデータが本発明に係る広帯域１／４波長板９の位相差波長依存性を示したものであり６００〜８５０ｎｍの広帯域に渡って位相差が９０°になっていることが確認できる。
【００１８】
更に、本発明に係る広帯域１／４波長板９は、点線６で示した１／２波長板と１／４波長板とを積層して構成される従来の広帯域１／４波長板３の特性よりも波長依存性が広帯域で極めて改善できる。
【００１９】
次に、本発明に係る広帯域１／４波長板９を用いた光ピックアップの構成を以下に説明する。
図４（ａ）は、本発明の光ピックアップに係る第１の実施形態を示す平面図である。
まず、ＤＶＤ（６５５ｎｍ）の再生について説明する。６５５ｎｍを出射する光源であるＬＤ１６から６５５ｎｍの直線偏光ＰＡ（Ｐ偏光）が出射しダイクロイックプリズム（以下、ＤＰと称す）１７へ入射する。ＤＰ１７は図４（ｂ）の如き光学特性を有しているので、ＰＡはＤＰ１７を透過して、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称す）１８へ入射する。ＰＢＳ１８の斜面１８ａには図４（ｃ）の如き特性を有する光学薄膜が形成されているので、ＰＡは斜面１８ａを透過してコリメートレンズ１９を通過して広帯域１／４波長板９へ入射する、前述したように６５５ｎｍに対しては１／４波長板として機能するので、直線偏光ＰＡは位相が９０°ずれて円偏光となって出射し反射ミラー２０、対物レンズ（以下、ＯＢＪと称す）２１を通過してＤＶＤのピット２２へ入射する。
【００２０】
ピット２２で反射した際に円偏光は回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２１、反射ミラー２０を通過して広帯域１／４波長板９へ入射する。円偏光は往路に対して復路では回転方向が逆になっているので直線偏光ＳＡ（Ｓ偏光）として出射し、ＰＢＳ１８へ入射し斜面１８ａで反射してＰｈｏｔｏ  Ｄｉｔｅｃｔｏｒ（以下、ＰＤと称す）２３で検出される。
【００２１】
次に、ＣＤ（７８５ｎｍ）の再生について説明する。ＬＤ２４から７８５ｎｍの直線偏光ＰＢ（Ｐ偏光）が出射しＤＰ１７へ入射し図４（ｂ）の如き透過特性を有するので、斜面１７ａで反射して、ＰＢＳ１８へ入射する。斜面１８ａはＰ偏光を透過するので、ＰＢは斜面１８ａを透過しコリメートレンズ１９を通過して広帯域１／４波長板９へ入射する、前述したように７８５ｎｍに対しても１／４波長板として機能するので、位相が９０°ずれて円偏光として出射し、反射ミラー２０、ＯＢＪ２１を経てＣＤのピット２２へ入射する。
【００２２】
ピット２２で反射際に円偏光は回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２１、反射ミラー２０を通過して広帯域１／４波長板９へ入射する。前述したように円偏光は往路に対して復路では回転方向が逆になっているので直線偏光ＳＡ（Ｓ偏光）として出射し、ＰＢＳ１８へ入射し斜面１８ａで反射してＰＤ２３で検出されることとなる。  
このようなピックアップ構成とすることで、１系統のピックアップで２波長対応の光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２３】
図５は、本発明に係る第２の光ピックアップ構成を示す平面図である。
まず、ＤＶＤ（６５５ｎｍ）の再生について説明する。６５５ｎｍを出射する光源２５ａを有する２波長用半導体レーザ２ＬＤ２５から６５５ｎｍの直線偏光ＰＡ（Ｐ偏光）１２が出射し広帯域１／４波長板９へ入射する。該広帯域１／４波長板９へ入射する、６５５ｎｍのＰ偏光に対しては１／４波長板として機能するので、直線偏光ＰＡは位相が９０°ずれて円偏光となって出射しハーフミラー２６へ入射する。該ハーフミラー２６を透過した前記円偏光はコリメートレンズ２７、ＯＢＪ２８を通過してＤＶＤ２９のピット２２へ入射する。円偏光はピット２２で反射した際に回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２８、コリメートレンズ２７を通過して前記ハーフミラーで反射してＰＤ３０ａで検出される。
【００２４】
次に、ＣＤ（７８５ｎｍ）の再生について説明する。７８５ｎｍを出射する光源２５ｂを有する２波長用半導体レーザ２ＬＤ２５から７８５ｎｍの直線偏光ＰＢ（Ｐ偏光）１３が出射し広帯域１／４波長板９へ入射する。該広帯域１／４波長板９へ入射する、７８５ｎｍのＰ偏光に対しては１／４波長板として機能するので、直線偏光ＰＢは位相が９０°ずれて円偏光となって出射しハーフミラー２６へ入射する。該ハーフミラー２６を透過した前記円偏光はコリメートレンズ２７、ＯＢＪ２８を通過してＣＤ２９のピット２２へ入射する。ピット２２で反射した際に円偏光は回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２８、コリメートレンズ２７を通過して前記ハーフミラー２６で反射してＰＤ３０ｂで検出される。
このようなピックアップ構成とすることでも、１系統のピックアップで２波長対応の光ピックアップ装置を実現することができる。
【００２５】
近年、２波長対応の光ピックアップにおいて、光検出器の面積を増大させずに同一の光検出器により光を検出できるよう２波長の光軸をどちらかの波長の光軸へ一致させることが求められている。そこで、本願発明者は、入射した２波長の各々光が広帯域１／４波長板から同軸上で光が出射するように該広帯域１／４波長板９を設計することを試みた。
【００２６】
図６は、本発明に係るの第二の実施形態の広帯域１／４波長板の構成を示す断面図である。
広帯域１／４波長板３１へ入射する各波長λ１、λ２の光１２、１３の光軸の間隔をｄとし、各波長の出射光の光軸を夫々３２、３３とする。前記２波長の出射光の光軸を一致させるため、ここでは、λ２の出射光の光軸３３をλ１の出射光の光軸３２に一致させることとする。
この場合、λ１の入射光軸１２と出射光軸３２との間隔Ｌ１と、λ２の入射光軸１３と出射光軸３３との間隔Ｌ２との間には次式が成立する。
Ｌ２−Ｌ１＝ｄ                                             …（１６）
Ｌ１，Ｌ２は、 
Ｌ１＝ｔ×ｔａｎφ１                                       …（１７）
Ｌ２＝ｔ×ｔａｎφ２                                       …（１８）
より、式（１６）は下記のように展開できる。
ｔ×ｔａｎφ２−ｔ×ｔａｎφ１＝ｄ
ｔａｎφ２−ｔａｎφ１＝ｄ／ｔ                             …（１９）  
ここで、式（１），（２）から
φ１＝ｓｉｎ−１（ｍ×λ１／Ｐ）    （ｍ＝１，２，３…）     …（２０）
φ２＝ｓｉｎ−１（ｍ×λ２／Ｐ）    （ｍ＝１，２，３…）     …（２１）
を式（１９）へ代入すると、
ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｍ×λ１／Ｐ））−ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ｍ×λ２／Ｐ））＝ｄ／ｔ
…（２２）  
と算出でき、式（２２）において、ブレーズド格子３４のピッチＰを適宜設定すれば、２波長の光軸を一致させた光ピックアップを実現することが可能となる。
【００２７】
図７は、本発明に係る第３の光ピックアップ構成を示す平面図である。
まず、ＤＶＤ（６５５ｎｍ）の再生について説明する。６５５ｎｍを出射する光源５ａを有する２波長用半導体レーザ２ＬＤ５から６５５ｎｍの直線偏光ＰＡ（Ｐ偏光）２２が出射し広帯域１／４波長板３１へ入射する。該広帯域１／４波長板３１へ入射する６５５ｎｍのＰ偏光に対しては１／４波長板として機能するので、直線偏光ＰＡは位相が９０°ずれて円偏光３５となって出射しハーフミラー２６へ入射する。該ハーフミラー２６を透過した前記円偏光３５はコリメートレンズ２７、ＯＢＪ２８を通過してＤＶＤ２９のピット２２へ入射する。ピット２２で反射した際に円偏光３５は回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２８、コリメートレンズ２７を通過して前記ハーフミラー２６で反射してＰＤ３７で検出される。
【００２８】
次に、ＣＤ（７８５ｎｍ）の再生について説明する。７８５ｎｍを出射する光源５ｂを有する２波長用半導体レーザ２ＬＤ２５から７８５ｎｍの直線偏光ＰＢ（Ｐ偏光）１３が出射し広帯域１／４波長板３１へ入射する。該広帯域１／４波長板３１へ入射する７８５ｎｍのＰ偏光に対しては１／４波長板として機能するので、直線偏光ＰＢは位相が９０°ずれて円偏光３６となって、前述の円偏光３５の光軸と一致した状態で出射しハーフミラー２６へ入射する。該ハーフミラー２６を透過した前記円偏光３６はコリメートレンズ２７、ＯＢＪ２８を通過してＣＤ２９のピット２２へ入射する。ピット２２で反射した際に円偏光３６は回転方向が逆転した円偏光となり、ＯＢＪ２８、コリメートレンズ２７を通過して前記ハーフミラーで反射してＰＤ３７で検出される。
このように本発明に係る広帯域１／４波長板３１を用いてピックアップを構成すれば、複数の波長の光軸を一致させた１系統のピックアップ装置を実現することができる。
【００２９】
次に、図１に示す如き本発明に係る広帯域１／４波長板９を構成する複屈折板１０の入射面１０ａ及び出射面１０ｂに形成されたブレーズド回折格子１１の製造方法について、以下、図示した実施の形態例に基づいて詳細に説明する。
ブレーズド回折格子として、特開平１０−２６７０７号公報で提案されている如く金型を用いて射出成型により製作してなる図１９に示すようなモールド樹脂のブレーズド回折格子３８があるが、金型３９にかかるコストが高いので回折格子１の製造原価を低く抑えることが困難であるという問題があった。
そこで、本願発明者はブレーズド格子３８をプレート工法を用いて製造することに思い至った。
【００３０】
図８は、本発明に係るブレーズド回折格子の一実施形態の構成を示す斜視外観図である。ブレーズド回折格子４０は、例えばガラスからなるベース基板４１の表面上にブレーズドグレーティング４２を形成したものである。
前記ブレーズド回折格子４０の製造方法について、以下に説明する。
図９は、本発明に係わるブレーズド回折格子４０の第一の製造工程を示す手順例である。図９に示す複数のプレート４３を積層してなる階段状の積層体４４は、両面ポリッシュした厚みｔ０のガラスプレート４３をホットメルト型接着剤や水溶性ＵＶ接着剤等の接着剤を用いて、隣合うプレートの板面との間の形成角度が所定の角度θ＝（θ１＋θ２）の傾斜角度となるようにずらして複数枚貼り合せたものである。
【００３１】
図１０に示す如く前記積層体４４を貼り合せ面を基準にして紙面上右回りに回転させて、貼り合せ面に対し角度θ＝（θ１＋θ２）の傾斜に沿った実線で示した第１の切断ラインに沿って、ワイヤーソー等を用いて切断する。第１の切断ライン４５は、積層体４４の端部の貼り合わせ面が露出した部分を基点として、ｔ１の間隔で設定されている。また、複数の切断されてなる積層プレートは仮止め用接着剤を用いて互いに接着して切断前の前記積層体４４の形態に維持する。
【００３２】
図１１に示す如く前記積層体４４の紙面上左右端面の貼り合わせ面が露出した部分を基点とし、前記第１の切断の切断面からθ２の角度で且つｔ２の間隔で、実線で示した第２の切断ライン４６に沿って、ワイヤーソー等を用いて切断する。
【００３３】
図１２に示す如く前記積層体４４を第２の切断ライン４６に沿って、夫々複合プレート４７に分離する。
次に、図１３（ａ）に如く前記複合プレート４７の両主面上にガラスからなるベース基板４８をＵＶ硬化型接着剤や熱硬化型接着剤等の接着剤を用いて貼り合わせる。
そして、図１４（ａ）に示す如く前記プレートの貼り合せ面及び第１の切断ラインに沿って複合プレートを分離することによって得られるブレーズド回折格子４０を水晶等の複屈折性を有する基板の両主面にＵＶ硬化型接着剤や熱硬化型接着剤等の接着剤を用いて貼り合わせるよって、本発明に係る広帯域１／４波長板５０を形成することができる。
【００３４】
或いは、図１３（ｂ）に如く前記複合プレート４７の両主面上に水晶等の複屈折性を有する基板４９をＵＶ硬化型接着剤や熱硬化型接着剤等の接着剤を用いて貼り合わせる。
そして、図１４（ｂ）に示す如く前記プレートの貼り合せ面及び第１の切断ラインに沿って複合プレートを分離することによって、本発明に係る広帯域１／４波長板５０を形成することができる。
【００３５】
尚、前記分離面に用いた接着剤において、ホットメルト型接着剤を使用した場合は加熱により接着剤を溶融して該分離面を分離し、又、水溶性ＵＶ接着剤を使用した場合は水に浸漬することにより接着剤を溶かして該分離面を分離する。
【００３６】
又、前記ブレーズド回折格子４０は、材料にガラスを用いたが、本発明はこれに限らず、水晶や樹脂等を適宜用いて形成してもよい。
【００３７】
ここで、ブレーズド回折格子４０を設計するにあたり、前述したパラメータｔ０，ｔ１，ｔ２，θ１，θ２について以下に詳細に説明する。
図１５は複数のプレートからなる積層体と第１の切断ライン４５及び第２の切断ライン４６との関係を切断角度θ＝（θ１＋θ２）、θ２を用いて示した断面図であり、図１６はブレーズド回折格子４０の一部を拡大した断面図である。図１６に示す如く頂点Ａ，Ｂ，Ｃにおいて頂点間の各ピッチをＰ１，Ｐ２とし、格子の深さ（頂点Ａからガラス基板４１の表面４１ａまでの距離）をｄとし、ブレーズド格子４２のピッチ（頂点Ｂ，Ｃの間隔）をＰ（＝Ｐ１＋Ｐ２）とする。角度θ１及び切断ライン４５の間隔ｔ１は、
ｔａｎθ１＝ｄ／Ｐ１
θ１＝ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１）                              …（２３）
ｓｉｎθ１＝ｔ１／Ｐ
ｔ１＝Ｐ×ｓｉｎθ１＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ１））  …（２４）
と求められる。
【００３８】
第２の切断角度θ２及び切断ライン４６の間隔ｔ２は、
ｔａｎθ２＝ｄ／Ｐ２
θ２＝ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２）                              …（２５）
ｔ２＝ｄ                                                …（２６）
と求められる。
【００３９】
更に、複数積層する前記プレートの厚みｔ０は、
ｓｉｎθ２＝ｔ０／Ｐ
ｔ０＝Ｐ×ｓｉｎθ２＝Ｐ×ｓｉｎ（ｔａｎ−１（ｄ／Ｐ２））  …（２７）
と求められる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る第１の広帯域１／４波長板を示した断面図である。
【図２】本発明に係る広帯域１／４波長板の光学作用を説明する断面図である。
【図３】本発明に係る広帯域１／４波長板の光学特性を説明するグラフである。
【図４】本発明に係る第１の光ピックアップ装置であって、（ａ）は光ピックアップ装置の構造を示した平面図、（ｂ）がダイクロイックプリズムの光学特性を示したグラフ、（ｃ）がビームスプリッターの光学特性を示したグラフである。
【図５】本発明に係る第２の光ピックアップ装置の構造を示した平面図である。
【図６】本発明に係る第２の広帯域１／４波長板を示した断面図である。
【図７】本発明に係る第３の光ピックアップ装置の構造を示した平面図である。
【図８】本発明に係るブレーズド回折格子の構造を示した斜視図である。
【図９】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第１の手順を説明する断面図である。
【図１０】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第２の手順を説明する断面図である。
【図１１】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第３の手順を説明する断面図である。
【図１２】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第４の手順を説明する断面図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）共に本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第５の手順を説明する断面図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）共に本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法の第６の手順を説明する断面図である。
【図１５】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】本発明に係るブレーズド回折格子の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】従来の広帯域１／４波長板を示した断面図である。
【図１８】従来の広帯域１／４波長板の光学特性を説明するグラフである。
【図１９】従来のブレーズド回折格子の構造を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  波長板
２  波長板
３  １／４波長板
４  入射光
５  出射光
６  曲線
７  点
８  点
９  広帯域１／４波長板
１０  複屈折板
１１  ブレーズド回折格子
１２  光軸
１３  光軸
１４  結晶光学軸
１５  曲線
１６  半導体レーザ
１７  ダイクロイックプリズム
１８  ビームスプリッター
１９  コリメートレンズ
２１  対物レンズ
２２  ピット
２３  光検出器
２４  半導体レーザ
２５  ２波長用半導体レーザ
２６  反射ミラー
２７  コリメートレンズ
２８  対物レンズ
２９  光記録媒体
３０  光検出器
３１  広帯域１／４波長板
３２  光軸
３３  光軸
３４  グレーティング回折格子
３５  光軸
３６  光軸
３７  光検出器
３８  グレーティング回折格子
３９  金型
４０  グレーティング回折格子
４１  基板
４２  ブレーズド格子
４３  プレート基板
４４  積層体
４５  切断ライン
４６  切断ライン
４７  積層プレート
４８  ガラス基板
４９  複屈折基板
５０  広帯域１／４波長板
【図１】
2005128260.tif 000003
【図２】
2005128260.tif 000004
【図３】
2005128260.tif 000005
【図４】
2005128260.tif 000006
【図５】
2005128260.tif 000007
【図６】
2005128260.tif 000008
【図７】
2005128260.tif 000009
【図８】
2005128260.tif 000010
【図９】
2005128260.tif 000011
【図１０】
2005128260.tif 000012
【図１１】
2005128260.tif 000013
【図１２】
2005128260.tif 000014
【図１３】
2005128260.tif 000015
【図１４】
2005128260.tif 000016
【図１５】
2005128260.tif 000017
【図１６】
2005128260.tif 000018
【図１７】
2005128260.tif 000019
【図１８】
2005128260.tif 000020
【図１９】
2005128260.tif 000021