JP4116305B2 - 波長板、波長板ユニット、光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents
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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及び波長板ユニット、波長板を用いた任意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は、従来の光ディスク装置としては、例えば、特開２０００−１１４３６公報によれば、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、特開２０００−１１４０２公報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、特開２０００−２７６７６６公報によれば、特開２０００−１１４３６公報例の波長板の場合と同様に複屈折の波長分散の大きい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、同公報中の図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及び波長７８０ｎｍ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】
【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のように比較的近い場合には、特開２０００−１１４３６公報例のように光学系（波長板等）を共通化することは比較的容易である。しかしながら、波長が４０５ｎｍの光源を用いた場合には光学系を共通化することは難しい。特に、一般的に用いられている水晶で形成された波長板は共通化することが非常に難しく、特開２０００−１１４０２公報例のように別途光学系を設けて構成することになってしまう。
【０００９】
この点、波長板を液晶で構成した場合には、波長が４０５ｎｍの光源を用いた場合でも特開２０００−２７６７６６公報例のように波長板を共通化できるが、同公報例の波長板は、特定の３つの波長で各々位相差が波長の１／４の奇数倍となるようにして１／４波長板の機能を持たせているため、３つの波長近辺（３７０ｎｍ〜４３０ｎｍ，６３５ｎｍ〜６９０ｎｍ，７６０ｎｍ〜８１０ｎｍ）以外の範囲では１／４波長板として機能しなくなり、これらの波長以外の光源を用いた光ピックアップ装置には使用できないという問題がある。また、液晶で構成された波長板は水晶で形成された波長板に比べて、透過率が低く、光の利用効率が低下してしまう。さらに、液晶で構成された波長板は、構造が複雑で、作製プロセスが複雑となり高価なものとなってしまう上に、電圧印加手段等を必要とする。
【００１０】
そこで、本発明は、簡単な構造で所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用できる波長板及び波長板ユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、任意に位相差量（遅延量）を変更できる波長板及び波長板ユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
また、所望の波長範囲内の全ての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。
【００１３】
さらに、上記波長板を利用することで、２つ以上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複数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。
【００１４】
【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、対象となる波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造が各々形成され、かつ光源の波長において透明な２枚の基板を、前記基板に形成された微細周期構造を半周期ずらし微細周期構造が互いに入り込むように対向配置させた組合せ複屈折構造と、前記組合せ複屈折構造が有する前記基板間の間隔を調整して前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させる間隔調整手段と、を備え、前記間隔調整手段により前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させることにより、所望の波長範囲内の全ての光に対して１／４波長板として機能し、その偏光状態を変化させる位相差量が可変である。
【００１５】
従って、基本的には、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、複屈折構造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ので、２つの異なる波長の違いが、例えば４０５ｎｍと６６０ｎｍとの如く、比較的大きい場合であっても共用可能となり、当該波長板を用いる光学系の簡素化に寄与する。ここに、位相差量が可変な組合せ複屈折構造とすることにより、単一の複屈折構造の場合と異なり、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させることが可能となり、共用範囲の広い波長板となる。また、複屈折特性の異なる複数の領域の厚さを変えて位相差量を可変するだけで所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用化が可能となる。また、組合せ複屈折構造の具体的な構成例として波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造を有する２枚の基板の組合せにより簡単により簡単に実現し得ることが明らかとなる。さらに、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して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１／４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。
【００２２】
請求項２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各々波長の異なる光を出射する２つ以上の光源と、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。
【００２３】
従って、比較的波長の違いが大きい複数の光に対して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、複数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。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２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。
【００２５】
従って、請求項２記載の光ピックアップ装置を実現する上で、複数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、信頼性の高い複数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。
【００２６】
請求項４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２又は３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、前記ディスク識別手段による識別結果に基づき択一的に駆動される前記光源の波長に対して前記波長板が１／４波長板として作用するように前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００２７】
従って、請求項２又は３記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる複数の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。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項４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。
【００２９】
従って、請求項４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適用することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明の波長板ユニットは、請求項１記載の波長板と、この波長板における前記微細周期構造のオーバーラップ量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００３１】
従って、位相差量を規定する微細周期構造のオーバーラップ量の検出結果に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供できる。
【００３２】
請求項７記載の発明の波長板ユニットは、請求項１記載の波長板と、外部信号に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００３３】
従って、外部信号に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供でき、光ピックアップ装置等に好適に適用可能となる。
【００３４】
【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５に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば約４００ｎｍ〜約８００ｎｍなる所望の波長範囲内の全ての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。
【００３５】
図１は本実施の形態の波長板１をイメージ的に示す縦断側面図、図２はその微細周期構造部分を拡大して示す側面図である。本実施の形態の波長板１は、基本的には対象となる波長範囲内の光の波長に対して１／２以下の周期なる非常に微細な凹凸の繰返しによる微細周期構造２，３が各々形成された石英基板等による２枚の基板４，５を、これらの微細周期構造２，３を半周期ずらして互いに入り込むように対向配置させて形成される組合せ複屈折構造を有する構成とされ、これらの２枚の基板４，５を間隔調整手段としてのアクチュエータ６，７を介して接続することにより、微細周期構造２，３同士の挿入量（オーバーラップ量）が調整可能な構成とされている。アクチュエータ６，７としては、ボイスコイルモータ、ピエゾアクチュエータ等を用い得る。微細周期構造２，３同士のオーバーラップ量の調整により位相差量が可変とされている。
【００３６】
このような微細周期構造２，３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）周期で並べた微細周期構造Ｐ（図３参照）によれば、複屈折特性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。
【００３７】
【数１】
【００３８】
式中、ｎ１は微細周期構造Ｐが形成された物質の屈折率、ｎ２は当該微細周期構造Ｐ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Ｐ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。
【００３９】
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Ｐのような複屈折構造は、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。
【００４０】
いま、偏光方向が溝に平行な光と垂直な光との遅延量（位相差量）Ｒｅは、微細周期構造Ｐ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Ｐの形状（デューティ比ｔ及び溝の深さｄ）により、任意に遅延量（位相差量量）を変化させることができる。
【００４１】
本実施の形態の波長板１は、基板４，５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２，３を形成したものである。
【００４２】
【表１】
【００４３】
このように微細周期構造２，３を構成し、アクチュエータ６，７により上下の石英ガラスによる基板４，５の間隔を変えることで、各々の微細周期構造２，３の凸部が他方の微細周期構造２，３の凹部（溝部）へ挿入されて凸部同士が重なる挿入量（オーバーラップ量）を変えることができる。各々の石英ガラスによる基板４，５に形成されている微細周期構造２，３のデューティ比は０．４であるが、凸部同士が重なるオーバーラップ部分では凸部の幅ｗ１は変わらないものの周期が半分となるためデューティ比が０．８となる。従って、オーバーラップ量を変えることで位相差量（遅延量）を任意に調整することが可能となる。
【００４４】
位相差が各々の波長でその波長の１／４になるように調整したときの挿入量（オーバーラップ量）と遅延量（位相差量）との関係を図４に示す。遅延量は当然ながら各々の波長で波長の１／４となっている。この図４によれば、波長が３００ｎｍ後半から８００ｎｍ前半の広い波長範囲において対応できており、この範囲内の何れの波長においても１／４波長板として使用できることがわかる。また、本実施の形態のように基板４，５を石英ガラスで構成した場合には、広い範囲の波長で高い透過率が得られるので、光の利用効率を高くすることができる。
【００４５】
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５を参照して説明する。まず、石英ガラス基板４，５上にＥＢ（電子ビーム）レジスト８を塗布する（図５（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５（ｂ）参照）。次に、このレジストパターン９に対して金属膜１０を真空蒸着で成膜し（図５（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１１を形成する（図５（ｄ）参照）。金属膜パターン１１が形成された石英ガラス基板４，５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２，３を形成する（図５（ｅ）参照）。そして、金属膜パターン１１を形成していた金属膜１０を除去する（図４（ｆ）参照）。最後にこのように形成された２枚の石英ガラス基板４，５を微細周期構造２，３側を対向させてアクチュエータ６，７を介して重ね合わせる。
【００４６】
なお、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。
【００４７】
また、微細周期構造２，３を形成する基板４，５の材質として石英ガラスを用いているが、使用する光源の波長において透明な材質であれば他の材料でも良い。溝を埋める物質も本実施の形態では空気としているが、使用する光源の波長において透明なものでれば、潤滑剤などを充填しても良い。当然ながらこれらの場合には用いた材質の屈折率で形状等を設計する必要がある。
【００４８】
また、上述したような作製方法などを用いて微細周期構造２（又は３）が形成された型（スタンパ）を作製し、この型の微細周期構造２（又は３）に溶融したプラスチックを流し込んで圧力をかけて整形（スタンピング）する方法で波長板１を作製するようにすれば、量産が可能で、低コストにて作製することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、微細周期構造２，３を形成した石英ガラス２枚１組で１／４波長板を構成しているが、２組以上で構成しても良い。
【００５０】
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、前述したような任意の複数波長に対して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２１への適用例を示す。
【００５１】
本実施の形態の光ピックアップ装置２１は、ＡｌＧａＡｓレーザを光源とし波長７８０ｎｍの光を発する第１の光源ユニット２２と、ＡｌＧａＩｎＰレーザを光源とし波長６６０ｎｍの光を発する第２の光源ユニット２３と、ＧａＮレーザを光源とし波長４０５ｎｍの光を発する第３の光源ユニット２４と、光ディスク２５に対向する対物レンズ２６と、この対物レンズ２６を変位移動させるアクチュエータ２７と、波長４０５ｎｍ及び波長６６０ｎｍの光を透過し波長７８０ｎｍの光を反射するように設計された第１の誘電体多層膜ミラー２８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第２の誘電体多層膜ミラー２９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２８，２９側からの光を対物レンズ２６側に向けて９０°偏向させる立上げミラー３０とにより構成されている。
【００５２】
ここに、第１の光源ユニット２２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）３１と検出器としての分割フォトダイオード３２と偏光ホログラム３３とから構成されている。３４はヒートシンクである。第２の光源ユニット２３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）３５と検出器としての分割フォトダイオード３６と偏光ホログラム３７とから構成されている。３８はヒートシンクである。第３の光源ユニット２４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）３９と検出器としての分割フォトダイオード４０と偏光ホログラム４１とから構成されている。４２はヒートシンクである。
【００５３】
この結果、偏光ホログラム３３，３７，４１、誘電体多層膜ミラー２８，２９、立上げミラー３０により、半導体レーザ３１，３５又は３９の何れかから発せられた光を波長板１を経て対物レンズ２６へ導く照明光学系４３が構成されている。また、立上げミラー３０、誘電体多層膜ミラー２９，２８、偏光ホログラム３３，３７，４１により、光ディスク２５からの反射光を波長板１を経て分割フォトダイオード３２，３６又は４０へ導く検出光学系４４が構成されている。
【００５４】
なお、半導体レーザ３１，３５又は３９は対象となる光ディスク２５の種類に応じて択一的に駆動される。
【００５５】
このような構成において、半導体レーザ３１，３５又は３９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２６によって光ディスク２５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２６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２２，２３又は２４に戻ってくる。レーザ光が光ディスク２５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２２，２３又は２４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２２，２３又は２４の偏光ホログラム３３，３７，４１に形成された回折格子によって分割フォトダイオード３２，３６又は４０上に回折パターンが形成されるので、光ディスク２５の記録面に記録された信号を検出することができる。
【００５６】
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複数、ここでは３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１を用いているので、複数、例えば３波長対応の光ピックアップ装置２１を簡単な構成で、かつ、小型に実現することができる。
【００５７】
なお、対物レンズ２６は、単レンズで複数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２５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２６ａ，２６ｂを貼り合せた色消しレンズ構成とし、複数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２６で複数の波長に対応する構成にすることが望ましい。
【００５８】
また、光ディスク２５の種類によって（光源波長によって）対物レンズ２６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。
【００５９】
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２１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。
【００６０】
光ピックアップ装置２１は光ディスク２５の半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ５１に取り付けられている。５２は光ディスク２５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５３に接続されたスピンドル制御部５４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２１と中央制御装置５３との間では、アクチュエータ２７中のフォーカスアクチュエータ２７Ｆに対してはフォーカス制御部５５、トラックアクチュエータ２７Ｔに対してはトラック制御部５６が接続されている。これらのフォーカス制御部５５、トラック制御部５６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５５，５６に対しては検出器３２，３６又は４０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３２，３６又は４０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５７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５１は中央制御装置５３に接続されたキャリッジ制御部５８によりシーク動作が制御される。また、半導体レーザ３１，３５又は３９は中央制御装置５３に接続された光源駆動手段としてのＬＤ制御部５９によりその発光のオン・オフや発光パワーが制御される。
【００６１】
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３１，３５又は３９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５２のターンテーブル上に装填された光ディスク２５の種類を識別するための光ディスク識別機構６０が設けられており、中央制御装置５３、ＬＤ制御部５９及び制御部５５，５６等に接続されている。
【００６２】
光ディスク識別機構６０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２５装着後、例えば、第１の光源ユニット２２の半導体レーザ３１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２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５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２６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２２の半導体レーザ３１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２２の半導体レーザ３１を消灯し、第２の光源ユニット２３の半導体レーザ３５を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ２６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２３の半導体レーザ３５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２の光源ユニット２３の半導体レーザ３５を消灯し、第３の光源ユニット２４の半導体レーザ３９を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ２６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２４の半導体レーザ３９を用いて再生動作を行う。
【００６３】
さらに、本実施の形態においては、光ディスク識別機構６０による識別結果に基づき択一的に駆動される半導体レーザ３１，３５又は３９の各々の波長に対して波長板１が１／４波長板として作用するようにアクチュエータ６，７を制御する間隔調整制御手段としての波長板制御部６１が設けられている。この場合、光ディスク識別機構６０による識別結果を受けた中央制御装置５３が波長板制御部６１に対して外部信号として波長板１におけるオーバーラップ量の調整量を指示することになる。
【００６４】
従って、本実施の形態によれば、前述したような複数、例えば３波長対応の光ピックアップ装置２１を備えることにより、異なる波長を対象とする種類の異なる光ディスク２５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。
【００６５】
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６２１をＬＤ制御部５９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２５に対して記録可能な光ディスク装置となる。
【００６６】
また、本実施の形態で用いた波長板１と波長板制御部６１とをユニット構成とし、より一般的な波長板ユニットとしてもよい。同様に、波長板１における微細周期構造２，３のオーバーラップ量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に基づき間隔調整手段としてのアクチュエータ６，７を制御する間隔調整制御手段とを備える波長板ユニットとして構成し、位相差量を規定する微細周期構造２，３のオーバーラップ量の検出結果に基づきアクチュエータ６，７を制御して基板４，５間の間隔を調整することにより、偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行えるようにしてもよい。この場合の検出手段としては、波長板１に変位センサを設けることにより直接的に検出するようにしてもよく、或いは、光ピックアップ装置２１中に実装される場合を想定して検出光学系４４により検出される光量に基づき間接的に検出するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長板によれば、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させる位相差量が可変な組合せ複屈折構造を有するので、基本的には、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、複屈折構造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ので、２つの異なる波長の違いが、例えば４０５ｎｍと６６０ｎｍとの如く、比較的大きい場合であっても共用可能となり、特に、位相差量が可変な組合せ複屈折構造としたので、単一の複屈折構造の場合と異なり、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させることが可能となり、共用範囲の広い波長板を提供することができる。
【００６８】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、複屈折特性の異なる複数の領域の厚さを変えて位相差量を可変するだけで所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用化を可能にすることができる。
【００６９】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、当該波長板を、組合せ複屈折構造の具体的な構成例として波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造を有する２枚の基板の組合せにより簡単に実現することができる。
【００７０】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して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１／４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。
【００７１】
請求項２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複数の光に対して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、複数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。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の光ピックアップ装置を実現する上で、複数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、信頼性の高い複数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。
【００７３】
請求項４記載の発明の光ディスク装置によれば、請求項２又は３記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる複数の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。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、請求項４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。
【００７５】
請求項６記載の発明の波長板ユニットによれば、位相差量を規定する微細周期構造のオーバーラップ量の検出結果に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供することができる。
【００７６】
請求項７記載の発明の波長板ユニットによれば、外部信号に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供でき、光ピックアップ装置等に好適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縦断側面図である。
【図２】その微細周期構造部分を拡大して示す側面図である。
【図３】微細周期構造による複屈折特性の原理・作用を説明するための原理的な斜視図である。
【図４】波長板における挿入量、遅延量の波長依存性を示す特性図である。
【図５】波長板の作製プロセスを順に示す断面図である。
【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
２，３ 微細周期構造
４，５ 基板
６，７ 間隔調整手段
２１ 光ピックアップ装置
２５ 光ディスク
２６ 対物レンズ
２７ アクチュエータ
３１ 光源
３２ 検出器
３５ 光源
３６ 検出器
３９ 光源
４０ 検出器
４３ 照明光学系
４４ 検出光学系
５２ 回転駆動機構
５５，５６ サーボ制御手段
５７ 信号再生手段
５９ 光源駆動手段
６０ ディスク識別手段
６１ 間隔調整制御手段
６１ 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及び波長板ユニット、波長板を用いた任意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は、従来の光ディスク装置としては、例えば、特開２０００−１１４３６公報によれば、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、特開２０００−１１４０２公報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、特開２０００−２７６７６６公報によれば、特開２０００−１１４３６公報例の波長板の場合と同様に複屈折の波長分散の大きい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、同公報中の図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及び波長７８０ｎｍ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】
【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のように比較的近い場合には、特開２０００−１１４３６公報例のように光学系（波長板等）を共通化することは比較的容易である。しかしながら、波長が４０５ｎｍの光源を用いた場合には光学系を共通化することは難しい。特に、一般的に用いられている水晶で形成された波長板は共通化することが非常に難しく、特開２０００−１１４０２公報例のように別途光学系を設けて構成することになってしまう。
【０００９】
この点、波長板を液晶で構成した場合には、波長が４０５ｎｍの光源を用いた場合でも特開２０００−２７６７６６公報例のように波長板を共通化できるが、同公報例の波長板は、特定の３つの波長で各々位相差が波長の１／４の奇数倍となるようにして１／４波長板の機能を持たせているため、３つの波長近辺（３７０ｎｍ〜４３０ｎｍ，６３５ｎｍ〜６９０ｎｍ，７６０ｎｍ〜８１０ｎｍ）以外の範囲では１／４波長板として機能しなくなり、これらの波長以外の光源を用いた光ピックアップ装置には使用できないという問題がある。また、液晶で構成された波長板は水晶で形成された波長板に比べて、透過率が低く、光の利用効率が低下してしまう。さらに、液晶で構成された波長板は、構造が複雑で、作製プロセスが複雑となり高価なものとなってしまう上に、電圧印加手段等を必要とする。
【００１０】
そこで、本発明は、簡単な構造で所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用できる波長板及び波長板ユニットを提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、任意に位相差量（遅延量）を変更できる波長板及び波長板ユニットを提供することを目的とする。
【００１２】
また、所望の波長範囲内の全ての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。
【００１３】
さらに、上記波長板を利用することで、２つ以上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複数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。
【００１４】
【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、対象となる波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造が各々形成され、かつ光源の波長において透明な２枚の基板を、前記基板に形成された微細周期構造を半周期ずらし微細周期構造が互いに入り込むように対向配置させた組合せ複屈折構造と、前記組合せ複屈折構造が有する前記基板間の間隔を調整して前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させる間隔調整手段と、を備え、前記間隔調整手段により前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させることにより、所望の波長範囲内の全ての光に対して１／４波長板として機能し、その偏光状態を変化させる位相差量が可変である。
【００１５】
従って、基本的には、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、複屈折構造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ので、２つの異なる波長の違いが、例えば４０５ｎｍと６６０ｎｍとの如く、比較的大きい場合であっても共用可能となり、当該波長板を用いる光学系の簡素化に寄与する。ここに、位相差量が可変な組合せ複屈折構造とすることにより、単一の複屈折構造の場合と異なり、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させることが可能となり、共用範囲の広い波長板となる。また、複屈折特性の異なる複数の領域の厚さを変えて位相差量を可変するだけで所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用化が可能となる。また、組合せ複屈折構造の具体的な構成例として波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造を有する２枚の基板の組合せにより簡単により簡単に実現し得ることが明らかとなる。さらに、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して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１／４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。
【００２２】
請求項２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各々波長の異なる光を出射する２つ以上の光源と、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。
【００２３】
従って、比較的波長の違いが大きい複数の光に対して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、複数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。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２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。
【００２５】
従って、請求項２記載の光ピックアップ装置を実現する上で、複数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、信頼性の高い複数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。
【００２６】
請求項４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２又は３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、前記ディスク識別手段による識別結果に基づき択一的に駆動される前記光源の波長に対して前記波長板が１／４波長板として作用するように前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００２７】
従って、請求項２又は３記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる複数の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。
【００２８】
請求項５記載の発明は、請求項４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。
【００２９】
従って、請求項４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適用することができる。
【００３０】
請求項６記載の発明の波長板ユニットは、請求項１記載の波長板と、この波長板における前記微細周期構造のオーバーラップ量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００３１】
従って、位相差量を規定する微細周期構造のオーバーラップ量の検出結果に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供できる。
【００３２】
請求項７記載の発明の波長板ユニットは、請求項１記載の波長板と、外部信号に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、を備える。
【００３３】
従って、外部信号に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供でき、光ピックアップ装置等に好適に適用可能となる。
【００３４】
【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５に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば約４００ｎｍ〜約８００ｎｍなる所望の波長範囲内の全ての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。
【００３５】
図１は本実施の形態の波長板１をイメージ的に示す縦断側面図、図２はその微細周期構造部分を拡大して示す側面図である。本実施の形態の波長板１は、基本的には対象となる波長範囲内の光の波長に対して１／２以下の周期なる非常に微細な凹凸の繰返しによる微細周期構造２，３が各々形成された石英基板等による２枚の基板４，５を、これらの微細周期構造２，３を半周期ずらして互いに入り込むように対向配置させて形成される組合せ複屈折構造を有する構成とされ、これらの２枚の基板４，５を間隔調整手段としてのアクチュエータ６，７を介して接続することにより、微細周期構造２，３同士の挿入量（オーバーラップ量）が調整可能な構成とされている。アクチュエータ６，７としては、ボイスコイルモータ、ピエゾアクチュエータ等を用い得る。微細周期構造２，３同士のオーバーラップ量の調整により位相差量が可変とされている。
【００３６】
このような微細周期構造２，３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）周期で並べた微細周期構造Ｐ（図３参照）によれば、複屈折特性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。
【００３７】
【数１】
式中、ｎ１は微細周期構造Ｐが形成された物質の屈折率、ｎ２は当該微細周期構造Ｐ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Ｐ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。
【００３９】
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Ｐのような複屈折構造は、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。
【００４０】
いま、偏光方向が溝に平行な光と垂直な光との遅延量（位相差量）Ｒｅは、微細周期構造Ｐ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Ｐの形状（デューティ比ｔ及び溝の深さｄ）により、任意に遅延量（位相差量量）を変化させることができる。
【００４１】
本実施の形態の波長板１は、基板４，５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２，３を形成したものである。
【００４２】
【表１】
このように微細周期構造２，３を構成し、アクチュエータ６，７により上下の石英ガラスによる基板４，５の間隔を変えることで、各々の微細周期構造２，３の凸部が他方の微細周期構造２，３の凹部（溝部）へ挿入されて凸部同士が重なる挿入量（オーバーラップ量）を変えることができる。各々の石英ガラスによる基板４，５に形成されている微細周期構造２，３のデューティ比は０．４であるが、凸部同士が重なるオーバーラップ部分では凸部の幅ｗ１は変わらないものの周期が半分となるためデューティ比が０．８となる。従って、オーバーラップ量を変えることで位相差量（遅延量）を任意に調整することが可能となる。
【００４４】
位相差が各々の波長でその波長の１／４になるように調整したときの挿入量（オーバーラップ量）と遅延量（位相差量）との関係を図４に示す。遅延量は当然ながら各々の波長で波長の１／４となっている。この図４によれば、波長が３００ｎｍ後半から８００ｎｍ前半の広い波長範囲において対応できており、この範囲内の何れの波長においても１／４波長板として使用できることがわかる。また、本実施の形態のように基板４，５を石英ガラスで構成した場合には、広い範囲の波長で高い透過率が得られるので、光の利用効率を高くすることができる。
【００４５】
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５を参照して説明する。まず、石英ガラス基板４，５上にＥＢ（電子ビーム）レジスト８を塗布する（図５（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５（ｂ）参照）。次に、このレジストパターン９に対して金属膜１０を真空蒸着で成膜し（図５（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１１を形成する（図５（ｄ）参照）。金属膜パターン１１が形成された石英ガラス基板４，５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２，３を形成する（図５（ｅ）参照）。そして、金属膜パターン１１を形成していた金属膜１０を除去する（図４（ｆ）参照）。最後にこのように形成された２枚の石英ガラス基板４，５を微細周期構造２，３側を対向させてアクチュエータ６，７を介して重ね合わせる。
【００４６】
なお、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。
【００４７】
また、微細周期構造２，３を形成する基板４，５の材質として石英ガラスを用いているが、使用する光源の波長において透明な材質であれば他の材料でも良い。溝を埋める物質も本実施の形態では空気としているが、使用する光源の波長において透明なものでれば、潤滑剤などを充填しても良い。当然ながらこれらの場合には用いた材質の屈折率で形状等を設計する必要がある。
【００４８】
また、上述したような作製方法などを用いて微細周期構造２（又は３）が形成された型（スタンパ）を作製し、この型の微細周期構造２（又は３）に溶融したプラスチックを流し込んで圧力をかけて整形（スタンピング）する方法で波長板１を作製するようにすれば、量産が可能で、低コストにて作製することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態では、微細周期構造２，３を形成した石英ガラス２枚１組で１／４波長板を構成しているが、２組以上で構成しても良い。
【００５０】
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、前述したような任意の複数波長に対して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２１への適用例を示す。
【００５１】
本実施の形態の光ピックアップ装置２１は、ＡｌＧａＡｓレーザを光源とし波長７８０ｎｍの光を発する第１の光源ユニット２２と、ＡｌＧａＩｎＰレーザを光源とし波長６６０ｎｍの光を発する第２の光源ユニット２３と、ＧａＮレーザを光源とし波長４０５ｎｍの光を発する第３の光源ユニット２４と、光ディスク２５に対向する対物レンズ２６と、この対物レンズ２６を変位移動させるアクチュエータ２７と、波長４０５ｎｍ及び波長６６０ｎｍの光を透過し波長７８０ｎｍの光を反射するように設計された第１の誘電体多層膜ミラー２８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第２の誘電体多層膜ミラー２９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２８，２９側からの光を対物レンズ２６側に向けて９０°偏向させる立上げミラー３０とにより構成されている。
【００５２】
ここに、第１の光源ユニット２２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）３１と検出器としての分割フォトダイオード３２と偏光ホログラム３３とから構成されている。３４はヒートシンクである。第２の光源ユニット２３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）３５と検出器としての分割フォトダイオード３６と偏光ホログラム３７とから構成されている。３８はヒートシンクである。第３の光源ユニット２４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）３９と検出器としての分割フォトダイオード４０と偏光ホログラム４１とから構成されている。４２はヒートシンクである。
【００５３】
この結果、偏光ホログラム３３，３７，４１、誘電体多層膜ミラー２８，２９、立上げミラー３０により、半導体レーザ３１，３５又は３９の何れかから発せられた光を波長板１を経て対物レンズ２６へ導く照明光学系４３が構成されている。また、立上げミラー３０、誘電体多層膜ミラー２９，２８、偏光ホログラム３３，３７，４１により、光ディスク２５からの反射光を波長板１を経て分割フォトダイオード３２，３６又は４０へ導く検出光学系４４が構成されている。
【００５４】
なお、半導体レーザ３１，３５又は３９は対象となる光ディスク２５の種類に応じて択一的に駆動される。
【００５５】
このような構成において、半導体レーザ３１，３５又は３９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２６によって光ディスク２５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２６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２２，２３又は２４に戻ってくる。レーザ光が光ディスク２５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２２，２３又は２４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２２，２３又は２４の偏光ホログラム３３，３７，４１に形成された回折格子によって分割フォトダイオード３２，３６又は４０上に回折パターンが形成されるので、光ディスク２５の記録面に記録された信号を検出することができる。
【００５６】
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複数、ここでは３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１を用いているので、複数、例えば３波長対応の光ピックアップ装置２１を簡単な構成で、かつ、小型に実現することができる。
【００５７】
なお、対物レンズ２６は、単レンズで複数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２５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２６ａ，２６ｂを貼り合せた色消しレンズ構成とし、複数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２６で複数の波長に対応する構成にすることが望ましい。
【００５８】
また、光ディスク２５の種類によって（光源波長によって）対物レンズ２６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。
【００５９】
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２１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。
【００６０】
光ピックアップ装置２１は光ディスク２５の半径方向に移動するキャリッジアクチュエータ５１に取り付けられている。５２は光ディスク２５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５３に接続されたスピンドル制御部５４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２１と中央制御装置５３との間では、アクチュエータ２７中のフォーカスアクチュエータ２７Ｆに対してはフォーカス制御部５５、トラックアクチュエータ２７Ｔに対してはトラック制御部５６が接続されている。これらのフォーカス制御部５５、トラック制御部５６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５５，５６に対しては検出器３２，３６又は４０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３２，３６又は４０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５７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５１は中央制御装置５３に接続されたキャリッジ制御部５８によりシーク動作が制御される。また、半導体レーザ３１，３５又は３９は中央制御装置５３に接続された光源駆動手段としてのＬＤ制御部５９によりその発光のオン・オフや発光パワーが制御される。
【００６１】
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３１，３５又は３９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５２のターンテーブル上に装填された光ディスク２５の種類を識別するための光ディスク識別機構６０が設けられており、中央制御装置５３、ＬＤ制御部５９及び制御部５５，５６等に接続されている。
【００６２】
光ディスク識別機構６０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２５装着後、例えば、第１の光源ユニット２２の半導体レーザ３１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２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５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２６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２２の半導体レーザ３１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２２の半導体レーザ３１を消灯し、第２の光源ユニット２３の半導体レーザ３５を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ２６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２３の半導体レーザ３５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２の光源ユニット２３の半導体レーザ３５を消灯し、第３の光源ユニット２４の半導体レーザ３９を点灯させ、フォーカス信号を検出しながら対物レンズ２６をフォーカス方向に移動させて光ディスク２５の記録面に焦点を合わせ、トラック方向に対物レンズ２６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２４の半導体レーザ３９を用いて再生動作を行う。
【００６３】
さらに、本実施の形態においては、光ディスク識別機構６０による識別結果に基づき択一的に駆動される半導体レーザ３１，３５又は３９の各々の波長に対して波長板１が１／４波長板として作用するようにアクチュエータ６，７を制御する間隔調整制御手段としての波長板制御部６１が設けられている。この場合、光ディスク識別機構６０による識別結果を受けた中央制御装置５３が波長板制御部６１に対して外部信号として波長板１におけるオーバーラップ量の調整量を指示することになる。
【００６４】
従って、本実施の形態によれば、前述したような複数、例えば３波長対応の光ピックアップ装置２１を備えることにより、異なる波長を対象とする種類の異なる光ディスク２５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。
【００６５】
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６２１をＬＤ制御部５９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２５に対して記録可能な光ディスク装置となる。
【００６６】
また、本実施の形態で用いた波長板１と波長板制御部６１とをユニット構成とし、より一般的な波長板ユニットとしてもよい。同様に、波長板１における微細周期構造２，３のオーバーラップ量を検出する検出手段と、この検出手段による検出結果に基づき間隔調整手段としてのアクチュエータ６，７を制御する間隔調整制御手段とを備える波長板ユニットとして構成し、位相差量を規定する微細周期構造２，３のオーバーラップ量の検出結果に基づきアクチュエータ６，７を制御して基板４，５間の間隔を調整することにより、偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行えるようにしてもよい。この場合の検出手段としては、波長板１に変位センサを設けることにより直接的に検出するようにしてもよく、或いは、光ピックアップ装置２１中に実装される場合を想定して検出光学系４４により検出される光量に基づき間接的に検出するようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の波長板によれば、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させる位相差量が可変な組合せ複屈折構造を有するので、基本的には、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、複屈折構造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ので、２つの異なる波長の違いが、例えば４０５ｎｍと６６０ｎｍとの如く、比較的大きい場合であっても共用可能となり、特に、位相差量が可変な組合せ複屈折構造としたので、単一の複屈折構造の場合と異なり、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対してその偏光状態を変化させることが可能となり、共用範囲の広い波長板を提供することができる。
【００６８】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、複屈折特性の異なる複数の領域の厚さを変えて位相差量を可変するだけで所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して共用化を可能にすることができる。
【００６９】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、当該波長板を、組合せ複屈折構造の具体的な構成例として波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造を有する２枚の基板の組合せにより簡単に実現することができる。
【００７０】
また、請求項１記載の発明の波長板によれば、所望の波長範囲内の全ての波長の光に対して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１／４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。
【００７１】
請求項２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複数の光に対して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、複数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。
【００７２】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の光ピックアップ装置を実現する上で、複数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、信頼性の高い複数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。
【００７３】
請求項４記載の発明の光ディスク装置によれば、請求項２又は３記載の光ピックアップ装置を備えることにより、異なる複数の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。
【００７４】
請求項５記載の発明によれば、請求項４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。
【００７５】
請求項６記載の発明の波長板ユニットによれば、位相差量を規定する微細周期構造のオーバーラップ量の検出結果に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供することができる。
【００７６】
請求項７記載の発明の波長板ユニットによれば、外部信号に基づき間隔調整手段を制御して基板間の間隔を調整することにより、目的とする偏光状態へ変化させるための所望の位相差量への調整を簡単かつ確実に行える位相板ユニットを提供でき、光ピックアップ装置等に好適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縦断側面図である。
【図２】その微細周期構造部分を拡大して示す側面図である。
【図３】微細周期構造による複屈折特性の原理・作用を説明するための原理的な斜視図である。
【図４】波長板における挿入量、遅延量の波長依存性を示す特性図である。
【図５】波長板の作製プロセスを順に示す断面図である。
【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
２，３ 微細周期構造
４，５ 基板
６，７ 間隔調整手段
２１ 光ピックアップ装置
２５ 光ディスク
２６ 対物レンズ
２７ アクチュエータ
３１ 光源
３２ 検出器
３５ 光源
３６ 検出器
３９ 光源
４０ 検出器
４３ 照明光学系
４４ 検出光学系
５２ 回転駆動機構
５５，５６ サーボ制御手段
５７ 信号再生手段
５９ 光源駆動手段
６０ ディスク識別手段
６１ 間隔調整制御手段
６１ 書込み信号処理手段
Claims (7)
- 対象となる波長範囲内の光の波長の１／２以下の微細周期構造が各々形成され、かつ光源の波長において透明な２枚の基板を、前記基板に形成された微細周期構造を半周期ずらし微細周期構造が互いに入り込むように対向配置させた組合せ複屈折構造と、
前記組合せ複屈折構造が有する前記基板間の間隔を調整して前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させる間隔調整手段と、を備え、
前記間隔調整手段により前記微細周期構造のオーバーラップ量を可変させることにより、所望の波長範囲内の全ての光に対して１／４波長板として機能し、その偏光状態を変化させる位相差量が可変である波長板。 - 択一的に駆動されて各々波長の異なる光を出射する２つ以上の光源と、
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。 - 前記対物レンズが色消しレンズである請求項２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２又は３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、
前記ディスク識別手段による識別結果に基づき択一的に駆動される前記光源の波長に対して前記波長板が１／４波長板として作用するように前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、
を備える光ディスク装置。 - 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請求項４記載の光ディスク装置。
- 請求項１記載の波長板と、
この波長板における前記微細周期構造のオーバーラップ量を検出する検出手段と、
この検出手段による検出結果に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、
を備える波長板ユニット。 - 請求項１記載の波長板と、
外部信号に基づき前記間隔調整手段を制御する間隔調整制御手段と、
を備える波長板ユニット。
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