JP2002116321A - 波長板及び光学ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水晶波長板が有する負の特性のみならず、高
分子フィルム波長板が有する正の特性をも併せ持ってい
るため、光学ヘッドに適用した場合には、特性がフラッ
トとなって正、負のいずれにも偏らず、位相差の入射角
依存性が小さくなり、特性が安定する。 【解決手段】 異方性結晶板の板面に高分子樹脂から成
るフィルム波長板を接合した。例えば、２枚の異方性結
晶板の間にフィルム波長板をはさんで接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ等のディスク
状記録媒体に光スポットを投影して記録媒体に対する情
報の記録再生を行う光学ヘッド等の光学装置に用いられ
る波長板の改良に関し、特に異方性結晶材料を用いた波
長板と、高分子フィルムを用いた波長板が夫々有する欠
点を解消して両波長板が夫々有する長所を併有させた波
長板、及び該波長板を用いた光学ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を用いてＣＤ、ＤＶＤ等のディ
スク状記録媒体上に情報の記録、再生を行う光ディスク
装置は、レーザ光源から出射されたレーザ光のスポット
を記録媒体の記録面に投影して記録、再生を行うための
光学ヘッドを備えている。図５はこのような光ディスク
装置に搭載される光学ヘッドの一例を示す概略構成図で
ある。この光学ヘッド２１は、レーザ光Ｌを発生するレ
ーザダイオード（以下、ＬＤと記す）２と、このＬＤ２
から出射されるレーザ光Ｌを透過回折させて１本のメイ
ンビームと２本のサイドビーム（トラッキングサーボ用
のレーザ光）とを生成する回析格子（グレーティング）
板３と、この回析格子板３からのメインビームとサイド
ビームとを各々並行ビームにするコリメートレンズ４
と、このコリメートレンズ４から出射される３つの並行
なビームを集光して、光ディスクＤ上の情報記録エリア
にスポット照射するとともに、光ディスクＤから反射さ
れて戻ってくる戻り光Ｌ’を集光してコリメートレンズ
４へ戻す対物レンズ５と、対物レンズ５およびコリメー
トレンズ４を透過して戻ってくる戻り光Ｌ’を略直角方
向に反射させるビームスプリッタ６と、このビームスプ
リッタ６で反射された戻り光Ｌ’を受光するフォトダイ
オード（以下、ＰＤと記す）７とを備えている。なお、
レイアウト上の必要に応じて立上げミラー９を光路上に
配置し、更に後述するように戻り光がＬＤ２からの出射
光と干渉することを防止する為に、１／４波長板８が配
置される。光ディスクＤからの戻り光Ｌ’がＰＤ７の受
光面に入射する結果、戻り光Ｌ’に応じた出力信号（電
気信号）がＰＤ７より出力される。ＰＤ７の出力信号は
図示しない制御回路で信号処理され、光ディスクＤに記
録されている情報が再生される。

【０００３】ところで、ディスクＤに対する情報の書き
込み時には、読み取り時よりも強いパワーのレーザ光を
光ディスクの記録面に照射しなければならない。書き込
み速度は従来１倍速（ＣＤ−Ｒの場合１枚７６分）ある
いは２倍速程度であったが、近年４倍速、８倍速といっ
た具合に高速化しつつあり、それに伴って、書き込み時
の単位データ当たりのレーザ照射時間が短くなってきた
ため、レーザ光のパワーを増大させることで対応せざる
を得ない。しかし、レーザ光のパワーが増大すると、書
き込み時に光ディスクで反射されて戻ってくる光の強度
も増大するため、ビームスプリッタ６を透過してＬＤ２
に入射する戻り光Ｌ’の量が増大することになる。戻り
光Ｌ’がＬＤ２に入射すると、ＬＤ２内で出射光Ｌと戻
り光Ｌ’とが干渉し、ＬＤ２からの出射光Ｌにノイズが
重畳されることになる。このようなノイズを含む光で書
き込みを実施すると、誤ったデータが書き込みまれる率
が高くなる。そこで、このような不具合を解消する手法
として、図５に示すように、対物レンズ５とコリメート
レンズ４との間に１／４波長板８を挿入する手法が採用
されている。即ち、ＬＤ２から出射されコリメートレン
ズ４を通して１／４波長板８に到来するレーザ光Ｌはい
わゆる直線偏光（第１の直線偏光）であり、これが１／
４波長板８を通過することによって円偏光となる。この
円偏光が光ディスクＤで反射されると回転方向が逆転し
た円偏光となる。この反射した円偏光は１／４波長板８
を通過すると直線偏光（第２の直線偏光）となる。この
第２の直線偏光の方向は第１の直線偏光のそれと直交関
係にあるため、第２の直線偏光がビームスプリッタ６を
通過してＬＤ２に戻ってきても、その戻り光Ｌ’とＬＤ
２から出射されるレーザ光Ｌは偏光方向が互いに直交し
ているため干渉しない。したがって、高出力のＬＤ２を
用いた場合でも、光ディスクＤで反射されて戻ってくる
戻り光Ｌ’と出射光Ｌとの干渉を防止して、ＬＤ２を安
定に発振動作させることができるので、出射光Ｌにノイ
ズが重畳されることによって生じるデータの書き込み誤
りを少なくできる。ところで、１／４波長板８は単なる
ガラスからなるものではなく、異方性結晶（たとえば水
晶）を板状に構成したもの（異方性結晶板）、或は高分
子フィルムをガラス板間に挟んだものである。

【０００４】図６は、水晶から成る波長板及び高分子フ
ィルムを使用した波長板についての位相差の入射角依存
性を示す図であり、水晶波長板については入射角度が大
きくなるに従って位相差が小さくなる一方で、高分子フ
ィルムを使用した波長板についてはこれと逆に入射角度
が大きくなるに従い位相差が大きくなる。従って、いず
れの波長板についても使用できる入射角の角度範囲に制
約があり、この点の改善が求められていた。なお、一枚
の水晶波長板により上記１／４波長板８を製作する場
合、肉厚の薄い脆弱な光学部品とならざるを得ないた
め、この１／４波長板を組み込んだ光学ヘッドを使用し
た電子機器（例えば、携帯用のＣＤプレーヤ等）は振
動、衝撃等に対する耐久性が低下したものとなる。そこ
で、従来から２枚の水晶波長板を接合して厚肉にするこ
とにより機械的強度を高めながら、各水晶波長板が有す
る特性の一部を互いに相殺することにより残存した特性
を活かして１／４波長板として機能させる方法が提案さ
れている。しかし、このように２枚の水晶波長板を接合
した１／４波長板は、図６に示した負の特性即ち、入射
角度が大きくなるにつれて位相差が小さくなる特性しか
有しないため、その特性上、一枚の水晶波長板の場合と
同等の問題（入射角の角度範囲の制約）が発生する。次
に、図５に示した如く１／４波長板８と立上げミラー９
とを隣接配置した場合、両部品８、９を一体化すること
によって部品点数の削減と光学ヘッドのコンパクト化を
実現し得ることについては容易に想到できる。しかし、
光軸に対して４５度傾斜した反射面を備えた立上げミラ
ー９の反射面上に１／４波長板８を接合した場合、１／
４波長板８に対するレーザ光の入射角は４５度となり、
図６より明らかなように入射角依存性の傾きがを０度と
した場合に比して大きくなる。そのため、入射角が±５
度程度異なる発散光を光源に用いると位相差が一定とな
らず特性が安定しなくなる。このため、従来は部品点数
の増大と、光路長の増大による大型化という不利不便を
忍びつつ、１／４波長板８と立上げミラー９とを分離し
て使用していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、水晶波長板が有する負の特性のみな
らず、高分子フィルム波長板が有する正の特性をも併せ
持った結果、特性がフラットで入射角依存性が少ない
（使用できる入射角の角度範囲に制約が少ない）波長板
を提供することにある。また、本発明はレーザビームの
入射角が例えば４５度程度に小さくなったとしても位相
差の入射角依存性が少なく、入射角のバラツキに影響を
受けずに安定した特性を維持することができるので、発
散光を用いても特性が安定した光学ヘッドを提供するこ
とを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為、
請求項１の発明は、異方性結晶板の板面に高分子樹脂か
ら成るフィルム波長板を接合したことを特徴とする。請
求項２の発明は、２枚の前記異方性結晶板の板面間に高
分子樹脂から成るフィルム波長板を挟み込んで接合した
ことを特徴とする。請求項３の発明は、一枚の異方性結
晶板と一枚のガラス板との板面間に高分子樹脂から成る
フィルム波長板を挟み込んで接合したことを特徴とす
る。請求項４の発明は、レーザ光源から出射されたレー
ザ光のスポットを回転するディスク状記録媒体の記録面
に投影して、情報の書込み、読み出しを行なう光学ヘッ
ドであって、レーザ光源からの出射光の光路に沿って、
回折格子、ビームスプリッタ、波長板、立上げミラー、
対物レンズ、を順次配置したものにおいて、前記波長板
と立上げミラーを合体させたミラー兼用波長板を備え、
前記ミラー兼用波長板は、異方性結晶板の板面に高分子
樹脂から成るフィルム波長板を接合した波長板の該異方
性結晶板の外側面に全反射膜を形成した構成を備えたこ
とを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実
施形態に係る波長板の構成を示す斜視図であり、この波
長板２０は異方性結晶材料から成る平板（異方性結晶
板）、例えば水晶波長板２１の片面に均一厚の高分子樹
脂フィルム、例えばノルボルネン系樹脂から成るフィル
ム波長板２２を接合した構成を有する。水晶波長板２１
の基体は、光軸に対して所定の結晶軸方位となるように
切り出し研磨された水晶の異方性結晶板からなる。水晶
波長板２１が図６に示したように、入射角が大きくなる
につれ位相差が小さくなる特性（負の特性）を有するの
に対して、フィルム波長板２２は正の特性を有する。そ
して、図６に示す如く水晶波長板２１とフィルム波長板
２２の各入射角依存性を示す曲線が、略対称形状となる
ように材質、厚さ等の諸条件を選定する。この実施形態
に係る波長板２０は、水晶波長板が有する負の特性のみ
ならず、高分子フィルム波長板が有する正の特性をも併
せ持っているため、図５に示した如き光学ヘッドに適用
した場合には、入射角−位相差の特性がフラットとなっ
て正、負のいずれにも偏らず、位相差の入射角依存性が
小さくなり、特性が安定する。しかし、一方で、この波
長板２０は、肉厚が薄い為に機械的強度が十分でなく、
携帯用機器に搭載された場合に受けることとなる衝撃、
振動によって損傷し易く、耐久性が低い。

【０００８】図２の実施形態に係る波長板はこのような
不具合を解消したものであり、水晶波長板が有する負の
特性のみならず、高分子フィルム波長板が有する正の特
性をも併せ持ちながらも、機械的強度、特に衝撃、振動
に対する耐久性を高めた波長板の斜視図である。即ち、
この実施形態に係る波長板３０は、異方性結晶材料から
成る２枚の平板、例えば２枚の水晶波長板３１によって
均一厚の高分子樹脂フィルム、例えばノルボルネン系樹
脂から成るフィルム波長板３２をサンドイッチ状態で接
合一体化した構成を有する。水晶波長板３１は図６に示
した負の特性を有するのに対して、フィルム波長板３２
は正の特性を有する。そして、図６に示す如く水晶波長
板２１とフィルム波長板２２の各入射角依存性を示す曲
線が、略対称形状となるように材質、厚さ等の諸条件を
選定する。この実施形態においては、２枚の水晶波長板
３１の間にフィルム波長板３２を接合することにより機
械的強度を高めながら、１／４波長板として機能させた
構成としている。この実施形態に係る波長板３０は、水
晶波長板が有する負の特性のみならず、高分子フィルム
波長板が有する正の特性をも併せ持っているため、互い
の特性上の欠点が相殺され、フラットな特性を呈するこ
とができる。即ち、位相差の入射角依存性が小さくなり
（使用できる入射角の角度範囲に制約が少なくなり）、
特性が安定する。

【０００９】次に、図３は図１の変形例であり、この波
長板３５は、一枚の水晶波長板２１と一枚のガラス板３
６によってフィルム波長板２２をサンドイッチ状に接合
一体化した構成が特徴的である。この実施形態の波長板
は、図１の波長板２０のフィルム波長板２２側にガラス
板３６を接合したものであり、図１の波長板２０の機械
的強度をガラス板３６によって補強すると共に、フィル
ム波長板が空気中に露出されることによる汚れの吸着、
変質等の不具合を解消するものである。次に、図４は本
発明の波長板を光学ヘッドに適用した場合の例を示し、
図５において隣接配置されていた波長板８と立上げミラ
ー９を合体させたミラー兼用波長板４０を用いることに
より、部品点数を削減した構成が特徴的である。例え
ば、図２に示した波長板３０を構成する一方の水晶波長
板３１の外側面に全反射ミラーコートを施して全反射膜
４０ａを形成することにより、戻り光対策として設置さ
れる波長板に対してミラーとしての機能を付与すること
ができる。このような構成を有したミラー兼用波長板４
０をビームスプリッタ６とコリメートレンズ４との間に
配置することにより、部品点数を低減してコストダウン
を図ると共に、光路を短くして小型化を達成できる。な
お、図１に示した波長板２０の水晶波長板２１の外側
面、及び図３に示した波長板３５の水晶波長板２１（或
はガラス板３６の外側面）に夫々全反射ミラーコートを
施して全反射膜とすることによっても、前記と同等の機
能を有したミラー兼用反射板を構成することができる。
これらのミラー兼用波長板４０を図５に示した如き光学
ヘッドに適用することにより、図４に示した如き構成に
なる。この場合、ミラー兼用波長板４０を構成する波長
板３０、２０、３５の各入射面は、レーザ光の光軸に対
して４５度の傾斜を有することになるが、これらの波長
板３０、２０、３５はいずれも水晶波長板３１、３２
と、フィルム波長板２２、３２の特性を併有しているた
め、夫々が有する負と正の入射角依存性を互いにキャン
セルすることで、位相差の入射角依存性が小さくなり、
特性が安定する。

【００１０】図４に示した光学ヘッドによる書き込み動
作は以下のとおりである。ＬＤ２より出射されたレーザ
光Ｌは、グレーティング３を通過する際に３つのレーザ
光、すなわち１つのメインビームと２つのサイドビーム
とに分けられる。続いて、ミラー兼用波長板４０を構成
する波長板３０（２０、３５）内に進入した際に直線偏
光から円偏光に変換される。また、このレーザ光は全反
射膜４０ａにて反射して波長板３０から出射し、コリメ
ートレンズ４に入射し、平行光となって対物レンズ５に
入射する。対物レンズ５は、コリメートレンズ４からの
ビームを集光し、書き込み可能な光ディスク（ＣＤ−
Ｒ、ＣＤ−ＲＷなど）Ｄの記録層上にそれぞれ合焦させ
てスポット照射する。また、これと並行して、光ディス
クＤで反射されて戻ってくる３つのビームを対物レンズ
５で集光し、コリメートレンズ４よって各々平行なビー
ムにした後、ミラー兼用波長板４０の全反射膜４０ａに
て反射し、更にビームスプリッタ６で略直角方向に反射
させる。ビームスプリッタ６からの反射光は、受光素子
であるＰＤ７の受光面に照射される。その結果、光ディ
スクＤからの戻り光（反射光）に応じた出力信号（電気
信号）がＰＤ７より出力される。ＰＤ７の出力信号は制
御回路で信号処理される。上記書き込み動作を行ってい
る間、光ディスクＤで反射された光の一部はビームスプ
リッタ６を透過してＬＤ２側にも戻ってくる。この戻り
光Ｌ’は、光ディスクＤの記録層で反射しているため、
出射時の円偏光とは逆転した円偏光となって波長板（１
／４波長板）３０に入射し、全反射膜４０ａにて反射し
てから波長板３０を通過することによって直線偏光とな
る。この戻り光Ｌ’である直線偏光の方向はＬＤ２の出
射光である直線偏光のそれと直交関係にあるので、戻り
光Ｌ’がＬＤ２に入射しても、ＬＤ２の出射光Ｌと戻り
光Ｌ’とが干渉することはない。したがって、この実施
の形態によれば、波長板を立上げミラーと合体させて小
型化及び低コスト化を図りながらも、光学ヘッド１のＬ
Ｄ２の発振パワーを上げても、戻り光Ｌ’の影響を受け
ることなくＬＤ２を安定に発振動作させることができる
ので、正確かつ高速に書き込みを行うことができる。

【００１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下のような優れた効果が得られる。請求項１の発明は、
異方性結晶板の板面に高分子樹脂から成るフィルム波長
板を接合したので、水晶波長板が有する負の特性のみな
らず、高分子フィルム波長板が有する正の特性をも併せ
持っているため、図５に示した如き光学ヘッドに適用し
た場合には、特性がフラットとなって正、負のいずれに
も偏らず、位相差の入射角依存性が小さくなり、特性が
安定する。また、薄型の波長板であるため、光学ヘッド
の小型化に貢献することができる。請求項２記載の発明
によれば、異方性結晶板の板面間にフィルム波長板を挟
んで接合したので、請求項１記載の効果に加えて、波長
板の強度を高めることができる。請求項３の発明によれ
ば、異方性結晶板とガラス板の板面間にフィルム波長板
を挟んで接合したので、請求項１記載の効果に加えて、
波長板の強度を高めることができる。請求項４の発明に
よれば、レーザ光源からの出射光の光路に沿って、回折
格子、ビームスプリッタ、波長板、立上げミラー、対物
レンズ、を順次配置した光学ヘッドにおいて、波長板と
立上げミラーを合体させたミラー兼用波長板を備え、記
ミラー兼用波長板は、異方性結晶板の板面に高分子樹脂
から成るフィルム波長板を接合した波長板の該異方性結
晶板の外側面に全反射膜を形成した構成を備えている。
即ち、請求項１、２、３に夫々記載した波長板は、その
一面を反射面とすることにより立上げミラーと兼用する
ことができ、これを光学ヘッドに組み込むことにより、
部品点数の削減によるコストダウン、光路長の短縮によ
る小型化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る波長板の構成を示す
斜視図。

【図２】本発明の他の実施形態に係る波長板の構成を示
す斜視図。

【図３】本発明の他の実施形態に係る波長板の構成を示
す斜視図。

【図４】本発明のミラー兼用波長板を使用した光学ヘッ
ドの構成図。

【図５】従来の光学ヘッドの一例を示す図。

【図６】波長板入射角依存性を示す図。

【符号の説明】

２ ＬＤ、３ グレーティング、４ コリメートレン
ズ、５ 対物レンズ、６ビームスプリッタ、７ 受光素
子、８ 波長板、２０ 波長板、２１ 水晶波長板、２
２ フィルム波長板、３０ 波長板、３１ 水晶波長
板、３２ フィルム波長板、３５ 波長板、３６ ガラ
ス板、４０ ミラー兼用波長板、４０ａ 全反射膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異方性結晶板の板面に高分子樹脂から成
   るフィルム波長板を接合したことを特徴とする波長板。
2. 【請求項２】 ２枚の前記異方性結晶板の板面間に高分
   子樹脂から成るフィルム波長板を挟み込んで接合したこ
   とを特徴とする請求項１記載の波長板。
3. 【請求項３】 一枚の異方性結晶板と一枚のガラス板と
   の板面間に高分子樹脂から成るフィルム波長板を挟み込
   んで接合したことを特徴とする請求項１記載の波長板。
4. 【請求項４】 レーザ光源から出射されたレーザ光のス
   ポットを回転するディスク状記録媒体の記録面に投影し
   て、情報の書込み、読み出しを行なう光学ヘッドであっ
   て、レーザ光源からの出射光の光路に沿って、回折格
   子、ビームスプリッタ、波長板、立上げミラー、対物レ
   ンズ、を順次配置したものにおいて、 前記波長板と立上げミラーを合体させたミラー兼用波長
   板を備え、 前記ミラー兼用波長板は、異方性結晶板の板面に高分子
   樹脂から成るフィルム波長板を接合した波長板の該異方
   性結晶板の外側面に全反射膜を形成した構成を備えたこ
   とを特徴とする光学ヘッド。