JP4649748B2

JP4649748B2 - ２波長用位相板および光ヘッド装置

Info

Publication number: JP4649748B2
Application number: JP2001047195A
Authority: JP
Inventors: 真弘村川; 好晴大井
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002250815A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２波長用位相板および光ヘッド装置に関し、特に６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の２種の光を透過する２波長用位相板、およびこの２波長用位相板を用いた情報の記録および／または再生を行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤやＤＶＤなどの光ディスク、または光磁気ディスクなどの光記録媒体に情報の記録および／または再生を行う光ヘッド装置において、光源である半導体レーザからの出射光は対物レンズにより光記録媒体上に集光され、光記録媒体で反射して戻り光となる。この戻り光はビームスプリッタを用いて光検出器である受光素子に導かれ、光記録媒体上の情報が電気信号に変換される。
【０００３】
同一の光ヘッド装置を用いて、規格の異なる光記録媒体であるＣＤおよびＤＶＤの情報の記録および／または再生を行うため、ＣＤとＤＶＤとの互換光ヘッド装置（以下、単に互換光ヘッド装置という）が製品化されている。光記録媒体の記録層として、光の反射・吸収に対して波長依存性の大きい媒質を用いる、ＣＤ−Ｒなどの記録および／または再生を前提とした光記録媒体においては、ＣＤに用いられる半導体レーザは７９０ｎｍ波長帯のものである。このとき、ＤＶＤには６６０ｎｍ波長帯の半導体レーザが用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＤおよびＤＶＤの記録および／または再生特性を向上するために、半導体レーザからの出射光を光記録媒体に集光するとき、出射光の偏光状態を制御する方法が提案されている。特に、ＤＶＤ再生時のジッター特性を向上するため、出射光の光路中に１／２波長板または旋光子を挿入し、ＤＶＤのトラック方向に対し、４５°の振動方向を有する直線偏光を入射することが有効である。
【０００５】
一方、ＣＤ記録時の半導体レーザ出力の安定化（これにより、記録特性が向上）のために、半導体レーザから光記録媒体に至る光路中に、１／４波長板を挿入することが有効である。すなわち、この挿入により半導体レーザからの出射光と半導体レーザへの戻り光とによる不要な干渉を防止できる。このとき、半導体レーザの出射光は光記録媒体への集光時に円偏光となっている。
【０００６】
しかし、互換光ヘッド装置において、上述のようにＣＤおよびＤＶＤに対し、それぞれ異なる偏光状態で出射光を集光させるためには、次のことを行う必要があった。すなわち、ＣＤ用の半導体レーザ出射光の光路とＤＶＤ用の半導体レーザ出射光の光路とで共通（共有）となっていない光路上に、それぞれの偏光状態を制御するための位相板を配設する。
【０００７】
この配設が、互換光ヘッド装置における部品数の低減と小型化の妨げとなっているため、ＣＤ用とＤＶＤ用の２つの半導体レーザ出射光の共通の光路上に、一つの位相板でおのおのの偏光状態を制御できる２波長用位相板の開発が望まれていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の２種の直線偏光を透過させて用いる２波長用位相板であって、
該２波長用位相板は、透明基板と該透明基板に固定されたそれぞれの光軸が１９〜２９°の範囲にある角度で交差するように重ねられた複屈折性を有する２枚の有機物薄膜とを有しており、
前記２枚の有機物薄膜のうち、一方の有機物薄膜は５３３〜６５２ｎｍの範囲にあるリタデーション値を有し、他方の有機物薄膜は３５６〜４３４ｎｍの範囲にあるリタデーション値を有しており、
前記２種の直線偏光は、前記２波長用位相板を透過することで、前記６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向は回転し、前記７９０ｎｍ波長帯の光は円偏光となることを特徴とする２波長用位相板を提供する。
【０００９】
また、６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の２種の直線偏光を出射する光源と、前記出射された２種の光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記集光された２種の光の前記光記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを備え、前記光記録媒体に情報の記録および／または再生を行う光ヘッド装置であって、
該光ヘッド装置の光源と対物レンズとの間の光路中に上記２波長用位相板が設置されており、
前記光源から出射された２種の直線偏光は、前記２波長用位相板を透過することで、前記６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向は回転し、前記７９０ｎｍ波長帯の光は円偏光となった後、前記対物レンズによって前記光記録媒体に集光されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の２波長用位相板は、６６０ｎｍ波長帯（以下、波長λ₁ということもある）および７９０ｎｍ波長帯（以下、波長λ₂ということもある）の２種の直線偏光を透過させて用いるものであり、複屈折性を有する２枚の有機物薄膜が重ねられ、さらに透明基板に重ねられた構造を有している。６６０ｎｍ波長帯の直線偏光とは波長が６４０〜６８０ｎｍの範囲にある光であり、７９０ｎｍ波長帯の直線偏光とは波長が７７０〜８１０ｎｍの範囲にある光である。２波長用位相板の構造としては、重ねられた有機物薄膜が１枚の透明基板に固定されていてもよく、２枚の透明基板の間にサンドイッチ状に挟まれて固定されていてもよい。
【００１１】
以下、本発明の２波長用位相板について詳細に説明する。本発明の２波長用位相板は、例えば図１に示すように、透明基板１１と透明基板１４との間に、２枚の有機物薄膜１３Ａおよび１３Ｂを挟み、接着剤１２Ａ、１２Ｂを用いて固定する構成である。波長λ₁および波長λ₂の光が透明基板１１側から２波長用位相板１０１にそれぞれ入射する。
【００１２】
有機物薄膜１３Ａおよび１３Ｂは、例えばポリカーボネートなどの有機材料を延伸させることにより延伸方向に光軸の揃った複屈折性膜である。７９０ｎｍ波長帯の光に対し、有機物薄膜１３Ａのリタデーション値は５９３ｎｍ（＝３×７９０／４ｎｍ）を中心値とする５３３〜６５２ｎｍの範囲にあり、一方、有機物薄膜１３Ｂのリタデーション値は３９５ｎｍ（＝１×７９０／２ｎｍ）を中心値とする３５６〜４３４ｎｍの範囲にある。
【００１３】
また、有機物薄膜１３Ａの光軸と有機物薄膜１３Ｂの光軸とのなす角度θは２４°を中心値とする１９〜２９°の範囲の値をとる。角度θが２４°のとき後述するように本発明の効果が最も大きく、好ましい。しかし、１９〜２９°の範囲の値であれば本発明の効果を有する。リタデーション値の中心値である５９３ｎｍおよび３９５ｎｍも、本発明の効果が最も大きい値である。以下では、角度θが２４°、有機物薄膜１３Ａのリタデーション値は５９３ｎｍ、有機物薄膜１３Ｂのリタデーション値は３９５ｎｍとして説明する。
【００１４】
また、複屈折性を有する有機物薄膜１３Ａおよび１３Ｂとして、透明基板１１および１４上に塗布した配向膜用の膜に、所望の配向処理を施した後、複屈折性材料である液晶モノマーの溶液を塗布し、光重合用の光源光を照射することで重合硬化させた高分子液晶を用いることもできる。この場合、有機物薄膜１３Ａおよび１３Ｂを透明基板１１および１４に固定する接着剤１２Ａを用いることなく位相板を形成できて好ましい。
【００１５】
接着剤１２Ａおよび１２Ｂの材料としては、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリイミド系、ウレア系、メラミン系、フラン系、イソシアネート系、シリコーン系、セルロース系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ゴム系やそれらの混合系のものを使用できる。接着剤はＵＶ硬化型や熱硬化型であれば作業性がよく好ましいが、これらに限定されない。接着剤は平滑に一定厚さで薄く塗布することが、入射光の波面収差の補正を良好にするために必要である。塗布の方法としては、スピンコート、ロールコートなどの方法を用いると作業性が優れ、また厚さの制御が容易であるため好ましい。
【００１６】
透明基板１１および１４としては、光学的に平坦なガラス基板、プラスチック基板などを使用できる。また、透明基板の表面にフォトリソグラフィやエッチングなどの技術を用いて回折格子を加工して、光を回折させる機能を発現させてもよい。上述のように構成された２波長用位相板に入射する６６０ｎｍ波長帯の光と７９０ｎｍ波長帯の光は、偏光方向が互いに平行または垂直な直線偏光であるとして、６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向と有機物薄膜１３Ａの光軸とが、４５°の角度をなすように入射し、２波長用位相板を透過することで、６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向は４５°回転し、７９０ｎｍ波長帯の光は円偏光となる。
【００１７】
次に、本発明の光ヘッド装置について説明する。本発明の光ヘッド装置は、６６０ｎｍ波長帯の光と７９０ｎｍ波長帯の２種の直線偏光を出射する光源と、出射された２種の光を光記録媒体に集光する対物レンズと、集光された２種の光の光記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを備えている。光源としては、通常半導体レーザが使用される（ディスクリートな半導体レーザ、または２波長用半導体レーザのいずれを用いてもよい）。
【００１８】
また、本発明の光ヘッド装置は、光記録媒体に情報の記録および／または再生を行う装置であって、光ヘッド装置の光源と対物レンズとの間の光路中に上記の２波長用位相板が設置されている。ここで、情報の記録および／または再生を行う装置とは、情報の記録と再生を行う装置、またはいずれかを行う装置という意味である。また、光源と対物レンズとの間の光路中とは、光源とコリメートレンズとの間の光路中でもよく、コリメートレンズと対物レンズとの間の光路中であってもよい。コリメートレンズと対物レンズとの間にある方が、平行光（平面波）が位相板に入射するため、位相板の作製が容易となり好ましい。
【００１９】
本発明の光ヘッド装置の構成の一例を示す図２において、半導体レーザ１Ａを出射した、ＤＶＤ用の６６０ｎｍ波長帯の光はビームスプリッタ２により反射され、進行方向が９０°変更されてビームスプリッタ３を透過後、コリメートレンズ４により平行光となり、本発明の２波長用位相板１０１に入射する。２波長用位相板１０１を透過後、この波長帯の直線偏光は、その偏光方向を４５°回転され、対物レンズ５によって、光記録媒体である光ディスク６の情報記録面上に集光される。
【００２０】
集光された光は光ディスク６により反射され、対物レンズ５によって、再び平行光となり２波長用位相板１０１に入射する。２波長用位相板１０１を透過後、この波長帯の光の偏光方向は、往路の偏光方向と平行になり、コリメートレンズ４、ビームスプリッタ３、ビームスプリッタ２の順に透過して光検出器８上に集光される。
【００２１】
一方、半導体レーザ１Ｂを出射した、ＣＤ系の７９０ｎｍ波長帯の光はビームスプリッタ３により反射され、コリメートレンズ４により平行光とされ、本発明の２波長用位相板１０１に入射する。２波長用位相板１０１を透過後、この波長帯の直線偏光は、円偏光に変換され、対物レンズ５によって、光ディスク６の記録面上に集光する。光ディスク６で反射された円偏光は、対物レンズ５によって、再び平行光となり、２波長用位相板１０１に入射する。２波長用位相板１０１を透過した光の偏光方向は、往路の偏光方向に垂直になった後、コリメートレンズ４、ビームスプリッタ３、ビームスプリッタ２の順に透過して光検出器８上に集光される。
【００２２】
本発明の光ヘッド装置においては、ＤＶＤ系の光記録媒体の情報の記録および／または再生時に、光記録媒体のトラック方向に対し４５°の偏光方向を有する直線偏光を入射することが、再生信号のジッター値の低下すなわち再生特性を大きく向上できるので極めて好ましい。２枚の有機物薄膜のそれぞれの光軸のなす角度が１９°のときは、トラック方向に対し直線偏光は５５°となり、それぞれの光軸のなす角度が２９°のときは、トラック方向に対し直線偏光は３５°となり、３５〜５５°の範囲の角度でジッター値の低下があり好ましい。
【００２３】
一方、ＣＤ系の光記録媒体の情報の記録および／または再生時に、光記録媒体からの半導体レーザへの反射（戻り）光と半導体レーザからの出射光のそれぞれの偏光方向を直交させて不要な干渉を防止できる。したがって、記録時の半導体レーザの出力の安定化を図ることができ、光記録媒体への記録特性が向上する。
【００２４】
【実施例】
「例１」
本例を、図１に示した２波長用位相板を用いて説明する。屈折率が１．５である透明基板１１に、ポリカーボネートを延伸して複屈折性を発現させた有機物薄膜１３Ａをポリエステル系のＵＶ硬化型接着剤１２Ａによって固定する。有機物薄膜１３Ａのリタデーション値は５９２．５ｎｍである。
【００２５】
次に、同様にポリカーボネートを延伸して複屈折性を発現させ、リタデーション値が３９５ｎｍである有機物薄膜１３Ｂをポリエステル系のＵＶ硬化型接着剤１２Ｂによって固定する。このとき、有機物薄膜１３Ａと有機物薄膜１３Ｂのそれぞれの光軸のなす角度θが２４°になるように固定する。さらに、屈折率が１．５である透明基板１４をポリエステル系のＵＶ硬化型接着剤１２Ａを用いて貼り合わせることにより、２波長用位相板１０１を作製する。
【００２６】
以上のように作製される２波長用位相板１０１に波長λ₁が６６０ｎｍの直線偏光と、波長λ₁が７９０ｎｍの直線偏光を、透明基板１１側から入射する。このとき、前記２つの直線偏光の偏光方向は互いに平行で、その偏光方向と有機物薄膜１３Ａの光軸とが４５°の角度をなすように入射する。その結果、波長６６０ｎｍの光は、透明基板１４側から見て偏光方向を反時計回りに４５°回転させて出射し、波長７９０ｎｍの光は、円偏光となって出射する。
【００２７】
「例２」
例１で作製される２波長用位相板１０１を、図２に示す光ヘッド装置のようにコリメートレンズ４と対物レンズ５との間の光路中に設置する。ここでは、２波長用位相板１０１（図１参照）の透明基板１１は、コリメートレンズ４と対向している。すなわち、ＤＶＤ系の波長６６０ｎｍの光を発振する半導体レーザ１ＡおよびＣＤ系の波長７９０ｎｍの光を発振する半導体レーザ１Ｂから出射した２種の直線偏光が、２波長用位相板１０１に、透明基板１１側から入射することになる。
【００２８】
それぞれの直線偏光の偏光方向が、相互に平行になるように半導体レーザ１Ａおよび１Ｂは設置されており、この偏光方向と、２波長用位相板１０１を構成する有機物薄膜１３Ａとの光軸のなす角度が４５°になるように、光ヘッド装置に２波長用位相板１０１を設置する。
【００２９】
このように構成された光ヘッド装置において、光記録媒体である光ディスク６に集光される、ＤＶＤ系の波長６６０ｎｍの光は、偏光方向が光ディスク６のトラックの方向に対し４５°の角度をなしており、一方光ディスク６に集光される、ＣＤ系の波長７９０ｎｍの光は、円偏光になっている。光ディスク６の記録面上で反射する復路光（戻り光）は、対物レンズ５によって、再び平行光となり、２波長用位相板１０１を透過する。２波長用位相板１０１を透過する復路光のうち、ＤＶＤ系の波長６６０ｎｍの光の偏光方向は、往路光の偏光方向と平行になり、ＣＤ系の波長７９０ｎｍの偏光方向は、往路光の偏光方向と垂直になった後、コリメートレンズ４によって光検出器８上に集光する。その結果、ＤＶＤ系の光ディスクにおける再生信号のジッター値の低下が実現して再生特性が向上し、一方、ＣＤ系の光ディスク記録時の半導体レーザの出力の安定化が実現して記録特性が向上する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の２波長用位相板は、積層された一枚の位相板でありながら、６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の光のうち、６６０ｎｍ波長帯の直線偏光に対し、偏光方向を４５°回転させ、７９０ｎｍ波長帯の直線偏光に対し、直線偏光を円偏光化する位相特性を示す。
【００３１】
本発明の２波長用位相板をＣＤとＤＶＤとの互換光ヘッド装置に搭載することで、ＤＶＤ系の光ディスクにおける再生信号のジッター値の低下が実現して再生特性を向上でき、ＣＤ系の光ディスク記録時の半導体レーザの出力の安定化が実現して記録特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る２波長用位相板の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施態様に係る光ヘッド装置の構成を示す概念図。
【符号の説明】
１０１：２波長用位相板
１１、１４：透明基板
１２Ａ、１２Ｂ：接着剤
１３Ａ、１３Ｂ：有機物薄膜
１Ａ、１Ｂ：半導体レーザ
２、３：ビームスプリッタ
４：コリメートレンズ
５：対物レンズ
６：光ディスク
８：光検出器

Claims

６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の２種の直線偏光を透過させて用いる２波長用位相板であって、
該２波長用位相板は、透明基板と該透明基板に固定されたそれぞれの光軸が１９〜２９°の範囲にある角度で交差するように重ねられた複屈折性を有する２枚の有機物薄膜とを有しており、
前記２枚の有機物薄膜のうち、一方の有機物薄膜は５３３〜６５２ｎｍの範囲にあるリタデーション値を有し、他方の有機物薄膜は３５６〜４３４ｎｍの範囲にあるリタデーション値を有しており、
前記２種の直線偏光は、前記２波長用位相板を透過することで、前記６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向は回転し、前記７９０ｎｍ波長帯の光は円偏光となることを特徴とする２波長用位相板。
６６０ｎｍ波長帯および７９０ｎｍ波長帯の２種の直線偏光を出射する光源と、前記出射された２種の光を光記録媒体に集光する対物レンズと、前記集光された２種の光の前記光記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを備え、前記光記録媒体に情報の記録および／または再生を行う光ヘッド装置であって、
該光ヘッド装置の光源と対物レンズとの間の光路中に請求項１記載の２波長用位相板が設置されており、
前記光源から出射された２種の直線偏光は、前記２波長用位相板を透過することで、前記６６０ｎｍ波長帯の光の偏光方向は回転し、前記７９０ｎｍ波長帯の光は円偏光となった後、前記対物レンズによって前記光記録媒体に集光されることを特徴とする光ヘッド装置。