JP2004325759A - 波長板及びこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【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τ_１（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_１（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ_２（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_２（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τ_１（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ_２（ｄｅｇ）をτ_１＝τ_２＝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、θ_１＝（９０＋θ／２）／２，θ_２＝θ_１＋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

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】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τ_１（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_１（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ_２（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_２（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τ_１（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ_２（ｄｅｇ）をτ_１＝τ_２＝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、θ_１＝（９０＋θ／２）／２，θ_２＝θ_１＋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。
【０００６】
【発明の実施の形態】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。
【０００７】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。
【０００８】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θ_１、波長板Ｂ（第２の波長板）の光学軸方位角をθ_２、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τ_１、τ_２（ｄｅｇ）を光の波長に対してτ_１＝τ_２＝３６０×ｎ＋１８０（ｎ＝０、１，２…）となるように設定している。
【０００９】前記波長板の機能をポアンカレ球のＳ_１−Ｓ_２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θ_１、波長板Ｂの光学軸方位角をθ_２、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、Ｓ_１軸から２θ_１、２θ_２回転させた位置に回転軸Ｒ_１、Ｒ_２をとり、それぞれ位相差τ_１、τ_２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Ｐ_０から波長板Ａを通過すると回転軸Ｒ_１によりＰ_１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Ｒ_２によりＰ_２へと位相が変化する様子が表されている。
【００１０】温度変化による波長板の位相差変化をそれぞれΔ_Ｔτ_１、Δ_Ｔτ_２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Δ_Ｔτ_１＝Δ_Ｔτ_２となる。また、温度変化により回転軸Ｒ_１、Ｒ_２の回転角度もそれぞれΔ_Ｔτ_１、Δ_Ｔτ_２変化するのでポアンカレ球上においてはｃｏｓΔ_Ｔτ_１、ｃｏｓΔ_Ｔτ_２となる。ここで、温度による位相差変化をＰ_０Ｐ_１及びＰ_１Ｐ_２の長さに換算した値をそれぞれΔｋ_１、Δｋ_２とすると、Δｋ_１＝Ｐ_０Ｐ_１／２×（１−ｃｏｓΔ_Ｔτ_１），Δｋ_２＝Ｐ_１Ｐ_２／２×（１−ｃｏｓΔ_Ｔτ_２）と表される。
【００１１】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、Δｋ_１＝Δｋ_２であれば温度依存性が波長板Ａ、Ｂで相殺される。従って、Δｋ_１＝Δｋ_２とするにはＰ_０Ｐ_１＝Ｐ_１Ｐ_２となるように回転軸Ｒ_１、Ｒ_２を位置させる、即ち波長板Ａと波長板Ｂの光学軸方位角θ_１、θ_２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θ_１（ｄｅｇ）をθ_１＝（９０＋θ／２）／２、波長板Ｂの光学軸方位角θ_２（ｄｅｇ）をθ_２＝θ_１＋９０＋θ／２とすることにより、Ｐ_０Ｐ_１＝Ｐ_１Ｐ_２、即ち、Δｋ_１＝Δｋ_２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。
【００１２】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τ_１と波長板Ｂの位相差τ_２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θ_１をθ_１＝（９０＋θ／２）／２から５２．５（ｄｅｇ）とし、波長板Ｂの光学軸方位角θ_２をθ_２＝θ_１＋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。
【００１３】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τ_１（ｄｅｇ）と波長板Ｂの位相差τ_２（ｄｅｇ）をτ_１＝τ_２＝３６０×ｎ＋１８０（ｎ＝０、１，２…）とし、且つ、波長板Ａの光学軸方位角θ_１（ｄｅｇ）をθ_１＝（９０＋θ／２）／２、波長板Ｂの光学軸方位角θ_２（ｄｅｇ）をθ_２＝θ_１＋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。
【００１４】
【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。
【図面の簡単な説明】
【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Ｓ_１−Ｓ_２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。
【符号の説明】
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

Claims (3)

1. 位相差τ_１（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_１（ｄｅｇ）を有する第１の波長板と位相差τ_２（ｄｅｇ）、光学軸方位角θ_２（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τ_１（ｄｅｇ）及び第２の波長板の位相差τ_２（ｄｅｇ）をτ_１＝τ_２＝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、θ_１＝（９０＋θ／２）／２，θ_２＝θ_１＋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。
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。
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。

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