JP2005044429A - 波長板、光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】３つの異なる波長λ１，λ２，λ３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】波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、かつ、λ２≦λｂ≦λ３（λ１≠λ２，λ３）を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）である構造複屈折として微細周期構造３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、３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
【解決手段】波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、かつ、λ２≦λｂ≦λ３（λ１≠λ２，λ３）を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）である構造複屈折として微細周期構造３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、３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
Description
【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３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】
さらに、音楽・画像の記録再生装置や情報処理装置のモバイル化が進み、これらの記録再生装置や情報処理装置に搭載される光ディスク装置は小型軽量化が要求されている。
【０００５】
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９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。
【０００６】
また、例えばＤＶＤ規格対応の６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ程度のレーザ光源の他に、４０５ｎｍ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。
【０００７】
さらに、特許文献３によれば、水晶や複屈折率の波長分散が大きい樹脂を用いた波長板で、４０５ｎｍと６７０ｎｍの２波長で、又は、３８０ｎｍと６９０ｎｍの２波長で光学系を共通化して互換性を持たせたり、その図１４等に示されるように、液晶とフィルムで構成された波長板を用い、４０５ｎｍと６５０ｎｍ及び７８０ｎｍの３波長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。
【０００８】
【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
【０００９】
【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、光学系を共通化することは比較的容易である。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はなれている場合には、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ため、特許文献２のように別途光学系を設けることとなる。
【００１０】
かといって、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、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。
【００１１】
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、水晶の光学特性（複屈折特性）は材料固有のもので特性を変えることは難しいため、２つの波長のうち、一方の波長を決めると、もう一方の波長が必然的に決まってしまい、任意の２つの波長を選択することが難しいという問題がある。
【００１２】
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３９０ｎｍ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３９０ｎｍ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、樹脂の分子構造を変えることで、ある程度は光学特性を変えることができ、任意の２つの波長に対応することができる。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。
【００１３】
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及び７８０ｎｍ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、３つ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、液晶とフィルムで構成された位相可変型波長板は構成が複雑であり、作製プロセスが複雑となり高価なものとなってしまい、その上、波長板を駆動するための機構も必要となるため、光ピックアップの構成も複雑になるという問題がある。また、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り、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。
【００１４】
そこで、本発明は、簡単な構造で３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】
より具体的には、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６５０ｎｍ又は６３５ｎｍと例えばＣＤ用の波長７８０ｎｍの３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。
【００１６】
さらに、上記波長板を利用することで、構造が簡単で互換性を持つ３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、波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、かつ、λ２≦λｂ≦λ３（λ１≠λ２，λ３）を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）である構造複屈折を有する。
【００１８】
従って、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１つの波長板で１／４波長板として機能させることができるので、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、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光源に対する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λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の微細周期構造による構造複屈折を有する。
【００２０】
従って、任意の特性の波長板を設計できる上に、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１／４波長板として機能する請求項１記載の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２記載の波長板において、透明基板の両面に前記微細周期構造を有する。
【００２２】
従って、微細周期構造を透明基板の両面に形成することで、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の波長板において、少なくとも片面に前記微細周期構造が形成された少なくとも２枚の透明基板を重ね合わせてなる。
【００２４】
従って、微細周期構造が片面に形成された透明基板を複数枚貼り合せて構成することで、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の波長板において、前記微細周期構造は、波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の周期で形成された溝であり、当該溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成されている。
【００２６】
従って、微細周期構造をなす溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成することで、波長依存性を有しない反射防止機能を持たせることができる。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の波長板において、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍである。
【００２８】
従って、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍなる３つの光源を有する光学系において波長板を共用することができ、光学系を簡素化することができる。
【００２９】
請求項７記載の発明の反光ピックアップ装置は、択一的に駆動されて各々波長λ１，λ２，λ３の異なる光を出射する３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６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。
【００３０】
従って、請求項１ないし６の何れか一記載の波長板を備えるので、３波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に構成することができる。
【００３１】
請求項８記載の発明は、請求項７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。
【００３２】
従って、請求項７記載の光ピックアップ装置を実現する上で、異なる３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３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。
【００３３】
請求項９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７又は８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。
【００３４】
従って、従って、請求項７又は８記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる３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。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項９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。
【００３６】
従って、請求項９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。
【００３７】
【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、３つの異なる波長λ１，λ２，λ３（λ１≠λ２≠λ３）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のうち、最短波長に対して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。
【００３８】
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。
【００３９】
【数１】
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施の形態の波長板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。また、λａ＝λ１、λ２≦λｂ≦λ３である。即ち、λａは波長の異なる３つの光のうちの１つの波長で、λｂは他の２つの光の中間波長である。
【００４５】
【数２】
【００４６】
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、波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）、かつ、λ２≦λｂ≦λ３を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）となるように形成されている。
【００４７】
より具体的には、基板４としてガラス基板を用い、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。
【００４８】
【表１】
【００４９】
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、ＧａＮレーザのλ１＝λａ＝４０５ｎｍの光に対しては９２２ｎｍ（〜９／４波長）の位相差が生じ、また、ＡｌＧａＩｎＰレーザのλ２＝６５０ｎｍ及びＡｌＧａＡｓレーザのλ３＝７８０ｎｍの中間波長のλｂ＝７２０ｎｍに対して、８８６ｎｍ（〜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は、ＧａＮレーザの波長が４０５ｎｍの光、ＡｌＧａＩｎＰレーザの波長が６５０ｎｍの光及びＡｌＧａＡｓレーザの波長が７８０ｎｍに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。
【００５０】
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、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。
【００５１】
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、ガラス基板４の両面に微細周期構造３を分割して形成しても良い。微細周期構造３をガラス基板４の両面に形成することで、必要な微細周期構造３の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。さらには、必要な深さを複数のガラス基板の片面に各々分割して形成した後、貼り合わせても良い。このように、微細周期構造３を片面に形成されたガラス基板を複数枚貼り合せて構成することで、必要な微細周期構造３の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００５２】
なお、微細周期構造３をなす波長の１／２以下の周期で形成された溝に関して、図５に示すように、当該ガラス基板４の表面付近で徐々に溝幅が広がる形状にすると、屈折率を空気の屈折率１．０から徐々に変えることができ、光の反射防止機能を持たせることもできる。さらに、この反射防止機能は波長依存性を持たないため、３つの波長λ１，λ２，λ３の何れの光に対しても、反射防止として機能する。
【００５３】
本発明の第二の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような３波長λ１，λ２，λ３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。
【００５４】
本実施の形態の光ピックアップ装置１１は、ＡｌＧａＡｓレーザを光源とし波長λ３＝７８０ｎｍの光を発する第１の光源ユニット１２と、ＡｌＧａＩｎＰレーザを光源とし波長λ２＝６６０ｎｍの光を発する第２の光源ユニット１３と、ＧａＮレーザを光源とし波長λ１＝４０５ｎｍの光を発する第３の光源ユニット１４と、光ディスク１５に対向する対物レンズ１６と、この対物レンズ１６を変位移動させるアクチュエータ１７と、
波長４０５ｎｍ及び６５０ｎｍの光を透過し波長７８０ｎｍの光を反射するように設計された誘電体多層膜ミラー１８と、
波長４０５ｎｍの光を透過し波長６５０ｎｍの光を反射するように設計された誘電体多層膜ミラー１９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１８，１９側からの光を対物レンズ１６側に向けて９０°偏向させる立上げミラー２０と、により構成されている。
【００５５】
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７に示すように、半導体レーザ（ＡｌＧａＡｓレーザ）２１と検出器としての分割フォトダイオード２２と偏光ホログラム２３とから構成されている。２４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７に示すように、半導体レーザ（ＡｌＧａＩｎＰレーザ）２５と検出器としての分割フォトダイオード２６と偏光ホログラム２７とから構成されている。２８はヒートシンクである。第３の光源ユニット１４も検出器を一体に有するもので、図７に示すように、半導体レーザ（ＧａＮ）２９と検出器としての分割フォトダイオード３０と偏光ホログラム３１とから構成されている。３２はヒートシンクである。
【００５６】
この結果、偏光ホログラム２３，２７，３１、誘電体多層膜ミラー１８，１９、立上げミラー２０により、半導体レーザ２１，２５又は２９から発せられた光を波長板１を経て対物レンズ１６へ導く照明光学系３３が構成されている。また、立上げミラー２０、誘電体多層膜ミラー１９，１８、偏光ホログラム２３，２７，３１により、光ディスク１５からの反射光を波長板１を経て分割フォトダイオード２２，２６又は３０へ導く検出光学系３４が構成されている。
【００５７】
なお、半導体レーザ２１，２５，２９は対象となる光ディスク１５に応じて択一的に駆動される。
【００５８】
このような構成において、半導体レーザ２１，２５又は２９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１６によって光ディスク１５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１６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１２，１３又は１４に戻ってくる。レーザ光が光ディスク１５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１２，１３又は１４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１２，１３又は１４の偏光ホログラム２３，２７又は３１に形成された回折格子によって分割フォトダイオード２２，２６又は３０上に回折パターンが形成されるので、光ディスク１５の記録面に記録された信号を検出することができる。
【００５９】
従って、本実施の形態によれば、３つの波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８０ｎｍ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、３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。
【００６０】
なお、対物レンズ１６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１５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、図６中に示すように、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１６ａ，１６ｂを貼り合せた色消しレンズ構成とし、３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１６で３つの波長に対応する構成にすることが望ましい。
【００６１】
また、光ディスク１５の種類によって（光源波長によって）対物レンズ１６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。
【００６２】
本発明の第三の実施の形態を図８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（光ピックアップモジュール）１１を備える光ディスク装置への適用例を示す。図８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。
【００６３】
光ピックアップ装置１１は光ディスク１５の半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ４１に取り付けられている。４２は光ディスク１５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４３に接続されたスピンドル制御部４４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４３との間では、アクチュエータ１７中のフォーカスアクチュエータ１７Ｆに対してはフォーカス制御部４５、トラックアクチュエータ１７Ｔに対してはトラック制御部４６が接続されている。これらのフォーカス制御部４５、トラック制御部４６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４５，４６に対しては検出器２２、２６，３０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２２，２６，３０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４７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４１は中央制御装置４３に接続されたキャリッジ制御部４８によりシーク動作が制御される。また、半導体レーザ２１，２５又は２９は中央制御装置４３に接続された光源駆動手段としてのＬＤ制御部４９によりその発光のオン・オフや発光パワーが制御される。
【００６４】
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２１，２５又は２９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４２のターンテーブル上に装填された光ディスク１５の種類を識別するための光ディスク識別機構５０が設けられており、中央制御装置４３、ＬＤ制御部４９及び制御部４５，４６に接続されている。
【００６５】
光ディスク識別機構５０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１５装着後、まず、第１の光源ユニット１２の半導体レーザ２１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１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５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１６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２１を用いて再生の動作を行う。
【００６６】
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２１を消灯し、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５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１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５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１６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２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５を用いて再生の動作を行う。
【００６７】
また、トラック信号が検出されなかった場合には、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５を消灯し、第３の光源ユニット１４の半導体レーザ２９を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ１６を移動し、トラック信号の検出を行い、第３の光源ユニット１４の半導体レーザ２９を用いて再生動作を行う。
【００６８】
従って、本実施の形態によれば、前述したような３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１５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。
【００６９】
なお、図８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５１をＬＤ制御部４９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１５に対して記録可能な光ディスク装置となる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長板によれば、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１つの波長板で１／４波長板として機能させることができるので、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、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光源に対する光学系を簡素化することができる。
【００７１】
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、波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の微細周期構造による構造複屈折を有するので、任意の特性の波長板を設計できる上に、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１／４波長板として機能する請求項１記載の波長板を容易に実現することができる。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の波長板において、微細周期構造を透明基板の両面に形成したので、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００７３】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の波長板において、微細周期構造が片面に形成された透明基板を複数枚貼り合せて構成したので、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の波長板において、微細周期構造をなす溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成したので、波長依存性を有しない反射防止機能を持たせることができる。
【００７５】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５の何れか一記載の波長板において、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍなる３つの光源を有する光学系において波長板を共用することができ、光学系を簡素化することができる。
【００７６】
請求項７記載の発明の反光ピックアップ装置によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の波長板を備えるので、３波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に構成することができる。
【００７７】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の光ピックアップ装置を実現する上で、異なる３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３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。
【００７８】
請求項９記載の発明の光ディスク装置によれば、請求項７又は８記載の光ピックアップ装置を備えるので、異なる３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。
【００７９】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９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】溝形状の変形例を示す断面図である。
【図６】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７】その光源ユニットの断面構造図である。
【図８】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９】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
１５ 光ディスク
１６ 対物レンズ
１７ アクチュエータ
２１ 光源
２２ 検出器
２５ 光源
２６ 検出器
２９ 光源
３０ 検出器
３３ 照明光学系
３４ 検出光学系
４２ 回転駆動機構
４５，４６ サーボ制御手段
４７ 信号再生手段
４９ 光源駆動手段
５０ ディスク識別手段
５１ 書込み信号処理手段
【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３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】
さらに、音楽・画像の記録再生装置や情報処理装置のモバイル化が進み、これらの記録再生装置や情報処理装置に搭載される光ディスク装置は小型軽量化が要求されている。
【０００５】
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９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。
【０００６】
また、例えばＤＶＤ規格対応の６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ程度のレーザ光源の他に、４０５ｎｍ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。
【０００７】
さらに、特許文献３によれば、水晶や複屈折率の波長分散が大きい樹脂を用いた波長板で、４０５ｎｍと６７０ｎｍの２波長で、又は、３８０ｎｍと６９０ｎｍの２波長で光学系を共通化して互換性を持たせたり、その図１４等に示されるように、液晶とフィルムで構成された波長板を用い、４０５ｎｍと６５０ｎｍ及び７８０ｎｍの３波長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。
【０００８】
【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
【０００９】
【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、光学系を共通化することは比較的容易である。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はなれている場合には、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ため、特許文献２のように別途光学系を設けることとなる。
【００１０】
かといって、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、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。
【００１１】
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、水晶の光学特性（複屈折特性）は材料固有のもので特性を変えることは難しいため、２つの波長のうち、一方の波長を決めると、もう一方の波長が必然的に決まってしまい、任意の２つの波長を選択することが難しいという問題がある。
【００１２】
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３９０ｎｍ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３９０ｎｍ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、樹脂の分子構造を変えることで、ある程度は光学特性を変えることができ、任意の２つの波長に対応することができる。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。
【００１３】
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及び７８０ｎｍ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、３つ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、液晶とフィルムで構成された位相可変型波長板は構成が複雑であり、作製プロセスが複雑となり高価なものとなってしまい、その上、波長板を駆動するための機構も必要となるため、光ピックアップの構成も複雑になるという問題がある。また、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り、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。
【００１４】
そこで、本発明は、簡単な構造で３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】
より具体的には、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６５０ｎｍ又は６３５ｎｍと例えばＣＤ用の波長７８０ｎｍの３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。
【００１６】
さらに、上記波長板を利用することで、構造が簡単で互換性を持つ３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、波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、かつ、λ２≦λｂ≦λ３（λ１≠λ２，λ３）を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）である構造複屈折を有する。
【００１８】
従って、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１つの波長板で１／４波長板として機能させることができるので、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、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光源に対する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λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の微細周期構造による構造複屈折を有する。
【００２０】
従って、任意の特性の波長板を設計できる上に、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１／４波長板として機能する請求項１記載の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２記載の波長板において、透明基板の両面に前記微細周期構造を有する。
【００２２】
従って、微細周期構造を透明基板の両面に形成することで、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の波長板において、少なくとも片面に前記微細周期構造が形成された少なくとも２枚の透明基板を重ね合わせてなる。
【００２４】
従って、微細周期構造が片面に形成された透明基板を複数枚貼り合せて構成することで、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の波長板において、前記微細周期構造は、波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の周期で形成された溝であり、当該溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成されている。
【００２６】
従って、微細周期構造をなす溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成することで、波長依存性を有しない反射防止機能を持たせることができる。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか一記載の波長板において、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍである。
【００２８】
従って、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍなる３つの光源を有する光学系において波長板を共用することができ、光学系を簡素化することができる。
【００２９】
請求項７記載の発明の反光ピックアップ装置は、択一的に駆動されて各々波長λ１，λ２，λ３の異なる光を出射する３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６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。
【００３０】
従って、請求項１ないし６の何れか一記載の波長板を備えるので、３波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に構成することができる。
【００３１】
請求項８記載の発明は、請求項７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。
【００３２】
従って、請求項７記載の光ピックアップ装置を実現する上で、異なる３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３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。
【００３３】
請求項９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７又は８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。
【００３４】
従って、従って、請求項７又は８記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる３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。
【００３５】
請求項１０記載の発明は、請求項９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。
【００３６】
従って、請求項９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。
【００３７】
【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、３つの異なる波長λ１，λ２，λ３（λ１≠λ２≠λ３）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のうち、最短波長に対して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。
【００３８】
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。
【００３９】
【数１】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施の形態の波長板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。また、λａ＝λ１、λ２≦λｂ≦λ３である。即ち、λａは波長の異なる３つの光のうちの１つの波長で、λｂは他の２つの光の中間波長である。
【００４５】
【数２】
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、波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）、かつ、λ２≦λｂ≦λ３を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）となるように形成されている。
【００４７】
より具体的には、基板４としてガラス基板を用い、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。
【００４８】
【表１】
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、ＧａＮレーザのλ１＝λａ＝４０５ｎｍの光に対しては９２２ｎｍ（〜９／４波長）の位相差が生じ、また、ＡｌＧａＩｎＰレーザのλ２＝６５０ｎｍ及びＡｌＧａＡｓレーザのλ３＝７８０ｎｍの中間波長のλｂ＝７２０ｎｍに対して、８８６ｎｍ（〜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は、ＧａＮレーザの波長が４０５ｎｍの光、ＡｌＧａＩｎＰレーザの波長が６５０ｎｍの光及びＡｌＧａＡｓレーザの波長が７８０ｎｍに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。
【００５０】
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、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。
【００５１】
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、ガラス基板４の両面に微細周期構造３を分割して形成しても良い。微細周期構造３をガラス基板４の両面に形成することで、必要な微細周期構造３の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。さらには、必要な深さを複数のガラス基板の片面に各々分割して形成した後、貼り合わせても良い。このように、微細周期構造３を片面に形成されたガラス基板を複数枚貼り合せて構成することで、必要な微細周期構造３の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００５２】
なお、微細周期構造３をなす波長の１／２以下の周期で形成された溝に関して、図５に示すように、当該ガラス基板４の表面付近で徐々に溝幅が広がる形状にすると、屈折率を空気の屈折率１．０から徐々に変えることができ、光の反射防止機能を持たせることもできる。さらに、この反射防止機能は波長依存性を持たないため、３つの波長λ１，λ２，λ３の何れの光に対しても、反射防止として機能する。
【００５３】
本発明の第二の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような３波長λ１，λ２，λ３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。
【００５４】
本実施の形態の光ピックアップ装置１１は、ＡｌＧａＡｓレーザを光源とし波長λ３＝７８０ｎｍの光を発する第１の光源ユニット１２と、ＡｌＧａＩｎＰレーザを光源とし波長λ２＝６６０ｎｍの光を発する第２の光源ユニット１３と、ＧａＮレーザを光源とし波長λ１＝４０５ｎｍの光を発する第３の光源ユニット１４と、光ディスク１５に対向する対物レンズ１６と、この対物レンズ１６を変位移動させるアクチュエータ１７と、
波長４０５ｎｍ及び６５０ｎｍの光を透過し波長７８０ｎｍの光を反射するように設計された誘電体多層膜ミラー１８と、
波長４０５ｎｍの光を透過し波長６５０ｎｍの光を反射するように設計された誘電体多層膜ミラー１９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１８，１９側からの光を対物レンズ１６側に向けて９０°偏向させる立上げミラー２０と、により構成されている。
【００５５】
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７に示すように、半導体レーザ（ＡｌＧａＡｓレーザ）２１と検出器としての分割フォトダイオード２２と偏光ホログラム２３とから構成されている。２４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７に示すように、半導体レーザ（ＡｌＧａＩｎＰレーザ）２５と検出器としての分割フォトダイオード２６と偏光ホログラム２７とから構成されている。２８はヒートシンクである。第３の光源ユニット１４も検出器を一体に有するもので、図７に示すように、半導体レーザ（ＧａＮ）２９と検出器としての分割フォトダイオード３０と偏光ホログラム３１とから構成されている。３２はヒートシンクである。
【００５６】
この結果、偏光ホログラム２３，２７，３１、誘電体多層膜ミラー１８，１９、立上げミラー２０により、半導体レーザ２１，２５又は２９から発せられた光を波長板１を経て対物レンズ１６へ導く照明光学系３３が構成されている。また、立上げミラー２０、誘電体多層膜ミラー１９，１８、偏光ホログラム２３，２７，３１により、光ディスク１５からの反射光を波長板１を経て分割フォトダイオード２２，２６又は３０へ導く検出光学系３４が構成されている。
【００５７】
なお、半導体レーザ２１，２５，２９は対象となる光ディスク１５に応じて択一的に駆動される。
【００５８】
このような構成において、半導体レーザ２１，２５又は２９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１６によって光ディスク１５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１６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１２，１３又は１４に戻ってくる。レーザ光が光ディスク１５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１２，１３又は１４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１２，１３又は１４の偏光ホログラム２３，２７又は３１に形成された回折格子によって分割フォトダイオード２２，２６又は３０上に回折パターンが形成されるので、光ディスク１５の記録面に記録された信号を検出することができる。
【００５９】
従って、本実施の形態によれば、３つの波長４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８０ｎｍ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、３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。
【００６０】
なお、対物レンズ１６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１５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、図６中に示すように、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１６ａ，１６ｂを貼り合せた色消しレンズ構成とし、３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１６で３つの波長に対応する構成にすることが望ましい。
【００６１】
また、光ディスク１５の種類によって（光源波長によって）対物レンズ１６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。
【００６２】
本発明の第三の実施の形態を図８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（光ピックアップモジュール）１１を備える光ディスク装置への適用例を示す。図８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。
【００６３】
光ピックアップ装置１１は光ディスク１５の半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ４１に取り付けられている。４２は光ディスク１５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４３に接続されたスピンドル制御部４４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４３との間では、アクチュエータ１７中のフォーカスアクチュエータ１７Ｆに対してはフォーカス制御部４５、トラックアクチュエータ１７Ｔに対してはトラック制御部４６が接続されている。これらのフォーカス制御部４５、トラック制御部４６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４５，４６に対しては検出器２２、２６，３０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２２，２６，３０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４７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４１は中央制御装置４３に接続されたキャリッジ制御部４８によりシーク動作が制御される。また、半導体レーザ２１，２５又は２９は中央制御装置４３に接続された光源駆動手段としてのＬＤ制御部４９によりその発光のオン・オフや発光パワーが制御される。
【００６４】
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２１，２５又は２９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４２のターンテーブル上に装填された光ディスク１５の種類を識別するための光ディスク識別機構５０が設けられており、中央制御装置４３、ＬＤ制御部４９及び制御部４５，４６に接続されている。
【００６５】
光ディスク識別機構５０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１５装着後、まず、第１の光源ユニット１２の半導体レーザ２１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１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５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１６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２１を用いて再生の動作を行う。
【００６６】
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２１を消灯し、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５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１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５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１６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２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５を用いて再生の動作を行う。
【００６７】
また、トラック信号が検出されなかった場合には、第２の光源ユニット１３の半導体レーザ２５を消灯し、第３の光源ユニット１４の半導体レーザ２９を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ１６をフォーカス方向に移動させて光ディスク１５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ１６を移動し、トラック信号の検出を行い、第３の光源ユニット１４の半導体レーザ２９を用いて再生動作を行う。
【００６８】
従って、本実施の形態によれば、前述したような３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１５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。
【００６９】
なお、図８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５１をＬＤ制御部４９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１５に対して記録可能な光ディスク装置となる。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長板によれば、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１つの波長板で１／４波長板として機能させることができるので、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、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光源に対する光学系を簡素化することができる。
【００７１】
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、波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の微細周期構造による構造複屈折を有するので、任意の特性の波長板を設計できる上に、異なる３つの波長λ１，λ２，λ３の光に対して１／４波長板として機能する請求項１記載の波長板を容易に実現することができる。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の波長板において、微細周期構造を透明基板の両面に形成したので、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００７３】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の波長板において、微細周期構造が片面に形成された透明基板を複数枚貼り合せて構成したので、必要な微細周期構造の高さを分割して形成することができ、作製を容易にすることができる。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、請求項２記載の波長板において、微細周期構造をなす溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成したので、波長依存性を有しない反射防止機能を持たせることができる。
【００７５】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５の何れか一記載の波長板において、波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍなる３つの光源を有する光学系において波長板を共用することができ、光学系を簡素化することができる。
【００７６】
請求項７記載の発明の反光ピックアップ装置によれば、請求項１ないし６の何れか一記載の波長板を備えるので、３波長対応の光ピックアップ装置を簡単な構成で、かつ、小型に構成することができる。
【００７７】
請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の光ピックアップ装置を実現する上で、異なる３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３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。
【００７８】
請求項９記載の発明の光ディスク装置によれば、請求項７又は８記載の光ピックアップ装置を備えるので、異なる３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。
【００７９】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９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】溝形状の変形例を示す断面図である。
【図６】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７】その光源ユニットの断面構造図である。
【図８】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９】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
１５ 光ディスク
１６ 対物レンズ
１７ アクチュエータ
２１ 光源
２２ 検出器
２５ 光源
２６ 検出器
２９ 光源
３０ 検出器
３３ 照明光学系
３４ 検出光学系
４２ 回転駆動機構
４５，４６ サーボ制御手段
４７ 信号再生手段
４９ 光源駆動手段
５０ ディスク識別手段
５１ 書込み信号処理手段
Claims (10)
- 波長λ１＝λａの光に対して位相差がλａの（２ｎ＋１）／４倍（ｎ＝０，１，２，…）であり、かつ、λ２≦λｂ≦λ３（λ１≠λ２，λ３）を満たす波長λｂの光に対して位相差がλｂの（２ｍ＋１）／４倍（ｍ＝０，１，２，…）である構造複屈折を有することを特徴とする波長板。
- 波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の微細周期構造による構造複屈折を有することを特徴とする請求項１記載の波長板。
- 透明基板の両面に前記微細周期構造を有することを特徴とする請求項２記載の波長板。
- 少なくとも片面に前記微細周期構造が形成された少なくとも２枚の透明基板を重ね合わせてなることを特徴とする請求項３記載の波長板。
- 前記微細周期構造は、波長λ１，λ２，λ３のうちの最短波長の１／２以下の周期で形成された溝であり、当該溝の開口側端部が表面側に向かってその溝幅が広がる形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の波長板。
- 波長λ１＝４０５ｎｍ，λ２＝６３５ｎｍ又は６５０ｎｍ，λ３＝７８０ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし５の何れか一記載の波長板。
- 択一的に駆動されて各々波長λ１，λ２，λ３の異なる光を出射する３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６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、
を備えることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記対物レンズが色消しレンズであることを特徴とする請求項７記載の光ピックアップ装置。
- 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７又は８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、
を備えることを特徴とする光ディスク装置。 - 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ことを特徴とする請求項９記載の光ディスク装置。
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