JP4876826B2 - Phase difference element and optical head device - Google Patents
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Description
本発明は、光の偏光状態を変化させる位相差素子およびこの位相差素子を備えてCD、DVDなどの光記録媒体(以下「光ディスク」という。)に対して記録または再生を行う光ヘッド装置に関する。 The present invention relates to a phase difference element that changes the polarization state of light, and an optical head device that includes the phase difference element and performs recording or reproduction on an optical recording medium such as a CD or a DVD (hereinafter referred to as “optical disk”). .
従来、この種の光ヘッド装置は、光源および光検出器と、光源から発せられた光ビームを光ディスクの方に導くよう反射するとともに光ディスクからの反射光を光検知器の方に導くよう透過させるビームスプリッタなどの光路分離素子と、光ディスクの情報記録面に対向配置される対物レンズとを備えている。そして特に、対物レンズと光路分離素子との間に、光ビームの偏光状態を変化させる、すなわち光ディスクの情報記録面に照射される光束と情報記録面により反射された光束の偏光面を回転させる1/4波長板を備えるのが一般的である。 Conventionally, this type of optical head device reflects the light beam emitted from the light source and the light detector so as to guide the light beam toward the optical disk and transmits the light reflected from the optical disk toward the light detector. An optical path separating element such as a beam splitter, and an objective lens arranged to face the information recording surface of the optical disc are provided. In particular, the polarization state of the light beam is changed between the objective lens and the optical path separation element, that is, the polarization plane of the light beam irradiated on the information recording surface of the optical disc and the light beam reflected by the information recording surface is rotated 1 Generally, a / 4 wavelength plate is provided.
前述のような1/4波長板を備えた光ヘッド装置においては、情報記録面上に照射された光スポットのうち予め設定された所定の強度以上の領域(すなわち、光スポットにおけるいわゆるファーフィールド領域)の形状は楕円形状である。そして、この楕円形状における長軸の方向が、情報記録面上に情報ピットにより形成されている記録トラックの方向と直交または平行となるよう設定されている。 In the optical head device provided with the quarter-wave plate as described above, a region having a predetermined intensity or higher in the light spot irradiated on the information recording surface (that is, a so-called far field region in the light spot). ) Is an elliptical shape. The major axis direction in the elliptical shape is set to be orthogonal or parallel to the direction of the recording track formed by the information pits on the information recording surface.
前述のように構成された光ヘッド装置が、光ディスクを再生する際に生じうる問題として、情報記録面における複屈折によって、再生信号のS/Nが低下する問題が知られている。このような複屈折は、光ディスクに係る保護層などの透明層において、反射光を構成する光が二重になる現象を起こす。この複屈折の発生は、スタンパなどを用いた光ディスクの製法プロセスに起因しており、光ディスクの内周と外周とにおいて、情報記録面内で屈折率の分布にムラが生じるためである。これにより、ジッタ量、すなわち再生信号が有する時間軸方向のゆらぎが許容範囲を外れ、情報の正しい再生が困難になるという問題が生じる。 As a problem that may occur when the optical head device configured as described above reproduces an optical disk, there is a problem that the S / N of a reproduction signal decreases due to birefringence on the information recording surface. Such birefringence causes a phenomenon that light constituting the reflected light is doubled in a transparent layer such as a protective layer of the optical disk. This birefringence is caused by an optical disk manufacturing process using a stamper or the like, and unevenness occurs in the refractive index distribution in the information recording surface on the inner and outer circumferences of the optical disk. As a result, there arises a problem that the jitter amount, that is, the fluctuation in the time axis direction of the reproduction signal is out of the allowable range, and correct reproduction of information becomes difficult.
この問題の解決を図るものとして、例えば特許文献1に示された光ヘッド装置が提案されている。特許文献1に示された光ヘッド装置は、直線偏光の光ビームを出射する半導体レーザと、反射ミラーやハーフミラーからなる光学系とを備え、半導体レーザは、光ビームの出射方向を中心として所定の角度で回転されて配置され、反射ミラーやハーフミラーの反射光に対する位相差を制御することにより、半導体レーザから出射された光の偏光方向を情報記録面上の情報ピットにより形成されている記録トラックの方向に対して45度の角度に設定して、光ディスクの再生特性を改善するようになっている。
In order to solve this problem, for example, an optical head device disclosed in
しかしながら、特許文献1に示された光ヘッド装置では、反射ミラーやハーフミラーでのS偏光成分およびP偏光成分の位相差を制御する構成となっているが、当該位相差を精度よく制御することは困難であり、偏光方向のばらつきが大きくなりやすいという課題があった。また、互いに異なる複数の波長を用いる場合には、当該複数の波長に対してそれぞれの位相差を制御するのはさらに困難であり、歩留の低下やコストアップを招くという課題があった。また、光ビームの偏光方向を制御する偏光板を用いる方法もあるが、偏光板を用いた場合は、不要な偏光方向の光を偏光板が吸収してしまうので、光の利用効率が低下するという課題があった。
However, although the optical head device disclosed in
本発明は、従来の課題を解決するためになされたものであり、互いに異なる複数の波長を用いる場合でも、製造コストの増大や光の利用効率の低下を招くことなく、光ディスクの再生特性を向上させることができる位相差素子および光ヘッド装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the conventional problems, and improves the reproduction characteristics of an optical disc without increasing the manufacturing cost and reducing the light utilization efficiency even when a plurality of different wavelengths are used. An object of the present invention is to provide a phase difference element and an optical head device that can be made to operate.
本発明の発明者は、少なくとも2つの位相板を組み合わせた位相差素子について種々の検討を行った結果、(1)所定の条件を満たす位相差素子を用いることにより、位相差素子に入射される2つの波長λ1およびλ2の直線偏光の光は楕円偏光となり、入射光の偏光方向に対して位相差素子透過後の楕円偏光の長軸方向が概ね45度を示すこと、(2)45度に傾いた偏光の光を光ディスクに照射することで光ディスクの再生特性が向上すること、を見出し従来の課題を解決した。なお、本明細書において、「概ね」という文言で示した角度は、その角度が±10度の範囲内にあることを意味している。例えば、概ね45度とは、35度から55度までの範囲の角度をいう。 The inventor of the present invention has made various studies on a phase difference element in which at least two phase plates are combined. As a result, (1) by using a phase difference element that satisfies a predetermined condition, the light enters the phase difference element. The linearly polarized light of the two wavelengths λ 1 and λ 2 becomes elliptically polarized light, and the major axis direction of the elliptically polarized light after passing through the phase difference element shows approximately 45 degrees with respect to the polarization direction of the incident light, (2) 45 The conventional problem was solved by finding that the reproduction characteristics of the optical disk are improved by irradiating the optical disk with polarized light inclined at a certain degree. In the present specification, an angle indicated by the word “generally” means that the angle is within a range of ± 10 degrees. For example, approximately 45 degrees refers to an angle in the range of 35 degrees to 55 degrees.
すなわち、本発明の光ヘッド装置は、少なくとも660nm帯および790nm帯の2つの異なる波長の直線偏光の光を出射する光源と、前記光を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、前記光源と前記対物レンズとの間に設けられて前記光を透過させる位相差素子とを備え、前記位相差素子は、複屈折性を有する第1および第2の位相板を含む複数の位相板を備えていて、前記波長660nm帯の入射光の波長をλ1、前記波長790nm帯の入射光の波長をλ2とし、波長λ1と波長λ2との間の波長をλmとしたとき、前記波長λmの入射光に対する前記第1の位相板の位相差をRd1m、前記波長λmの入射光の偏光方向と前記第1の位相板の進相軸とのなす角をθ1とし、前記波長λmの入射光に対する前記第2の位相板の位相差をRd2m、前記波長λmの入射光の偏光方向と前記第2の位相板の進相軸とのなす角をθ2としたとき、下記式(1)または(2)で示される(A1,B1,A2,B2)の組に対して、Rd1m、Rd2m、θ1およびθ2が下記式(3)〜(6)の関係を満たし、前記第1の位相板は、前記第2の位相板よりも前記光源に近い側にあることを特徴とする光ヘッド装置。
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,93.8±5,−0.256±0.02,214.7±5) ・・・ (1)
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,183.8±5,−0.259±0.02,125.1±5) ・・・ (2)
Rd1m=180(度) ・・・ (3)
Rd2m=100〜170(度)または190〜223(度)・・・(4)
θ1=A1×Rd2m+B1(度) ・・・ (5)
θ2=A2×Rd2m+B2(度) ・・・ (6)
That is, the optical head device of the present invention includes a light source that emits linearly polarized light having at least two wavelengths of 660 nm and 790 nm, an objective lens that focuses the light on an optical recording medium, and the light source. A phase difference element provided between the objective lens and transmitting the light, the phase difference element comprising a plurality of phase plates including first and second phase plates having birefringence. When the wavelength of the incident light in the wavelength 660 nm band is λ 1 , the wavelength of the incident light in the wavelength 790 nm band is λ 2 , and the wavelength between the wavelengths λ 1 and λ 2 is λ m , the wavelength The phase difference of the first phase plate with respect to the incident light of λ m is Rd 1m , and the angle between the polarization direction of the incident light of the wavelength λ m and the fast axis of the first phase plate is θ 1 , the second position of the phase plate with respect to incident light of wavelength lambda m The difference Rd 2m, when the angle between the fast axis of the second phase plate and the polarization direction of the incident light of the wavelength lambda m was theta 2, represented by the following formula (1) or (2) ( against A1, B1, A2, B2) a set of, Rd 1 m, Rd 2m, theta 1 and theta 2 is meets the following relationship formula (3) to (6), the first phase plate, the An optical head device, wherein the optical head device is located closer to the light source than the second phase plate.
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02, 93.8 ± 5, −0.256 ± 0.02, 214.7 ± 5) (1)
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02,183.8 ± 5, −0.259 ± 0.02,125.1 ± 5) (2)
Rd 1m = 180 (degrees) (3)
Rd 2m = 100 to 170 (degrees) or 190 to 223 (degrees) (4)
θ 1 = A1 × Rd 2m + B1 (degrees) (5)
θ 2 = A2 × Rd 2m + B2 (degrees) (6)
この構成により、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、同じ偏光状態の波長λ1およびλ2の直線偏光の光が入射した場合、ともに楕円偏光に変化させ、入射光の偏光方向に対して位相差素子透過後の楕円偏光の長軸方向が概ね45度を示すこととなる。したがって、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、互いに異なる複数の波長を用いる場合でも、製造コストの増大や光の利用効率の低下を招くことなく、光ディスクの再生特性を向上させることができる。よって、本発明の光ヘッド装置は、1つの位相差板によって、DVDの記録再生波長である660nm帯の波長の光、およびCDの記録再生波長である790nm帯の波長の光の偏光方向を同様に変化させ、かつ、楕円の偏光を得ることができるので、光ディスクの再生特性を向上させることができるので好ましい。 With this configuration, the phase difference element included in the optical head device of the present invention changes both to elliptically polarized light when the linearly polarized light having the same polarization state of wavelengths λ 1 and λ 2 is incident, and changes the polarization direction of the incident light. On the other hand, the major axis direction of the elliptically polarized light after passing through the phase difference element is approximately 45 degrees. Therefore, the phase difference element provided in the optical head device of the present invention can improve the reproduction characteristics of the optical disc without increasing the manufacturing cost and reducing the light utilization efficiency even when a plurality of different wavelengths are used. it can. Therefore, in the optical head device of the present invention, the polarization direction of the light in the wavelength of 660 nm that is the recording / reproducing wavelength of DVD and the light in the wavelength of 790 nm that is the recording / reproducing wavelength of CD are the same by one retardation plate. In addition, since the elliptical polarized light can be obtained, the reproduction characteristics of the optical disk can be improved, which is preferable.
また、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、前記波長λmが690nmないし740nmである構成を有している。 The retardation element included in the optical head device of the present invention has a configuration in which the wavelength λm is 690 nm to 740 nm.
この構成により、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、少なくとも波長660nm帯および波長790nm帯の、偏光方向が互いに平行な直線偏光の入射光を、ほぼ同様の楕円偏光に変化させることができる。 With this configuration, the phase difference element included in the optical head device of the present invention can change linearly polarized incident light having polarization directions parallel to each other at least in the wavelength 660 nm band and the wavelength 790 nm band to substantially the same elliptically polarized light. it can.
さらに、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、前記複数の位相板は、積層されて一体化されている構成を有している。 Furthermore, the phase difference element provided in the optical head device of the present invention has a configuration in which the plurality of phase plates are laminated and integrated.
この構成により、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、第1および第2の位相板を含む複数の位相板を1つの部品として扱えるものとなるので、一体化されていないものよりも部品点数を削減することができて好ましい。また、第1および第2の位相板を予め精度よく貼り合わせることにより、本発明の光ヘッド装置が備える位相差素子は、精度よく偏光状態を変換できるので好ましい。 With this configuration, the phase difference element included in the optical head device of the present invention can handle a plurality of phase plates including the first and second phase plates as one component, so that the phase difference element is not integrated. This is preferable because the number of parts can be reduced. In addition, the phase difference element provided in the optical head device of the present invention can be converted with high accuracy by pasting the first and second phase plates with high accuracy in advance, which is preferable.
また、本発明の光ヘッド装置は、前記位相差素子を透過した光は、前記位相差素子に入射する際の直線偏光の偏光方向に対し、概ね45度傾いた方向に長軸を有する楕円偏光である構成を有している。 In the optical head device of the present invention, the light transmitted through the retardation element is elliptically polarized light having a major axis in a direction inclined by approximately 45 degrees with respect to the polarization direction of linearly polarized light when entering the retardation element. It has the composition which is.
この構成により、本発明の光ヘッド装置は、1つの位相板によって、2つの波長の光に対して光ディスク面上での偏光方向を概ね45度にできるので、光ディスクの再生特性を向上させることができるので好ましい。 With this configuration, the optical head device of the present invention can increase the polarization direction on the optical disk surface to approximately 45 degrees with respect to light of two wavelengths by using one phase plate, thereby improving the reproduction characteristics of the optical disk. It is preferable because it is possible.
本発明は、互いに異なる複数の波長を用いる場合でも、製造コストの増大や光の利用効率の低下を招くことなく、光ディスクの再生特性を向上させることができるという効果を有する位相差素子および光ヘッド装置を提供することができるものである。 The present invention provides a phase difference element and an optical head having an effect of improving the reproduction characteristics of an optical disc without causing an increase in manufacturing cost and a decrease in light utilization efficiency even when a plurality of different wavelengths are used. An apparatus can be provided.
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明する。図1は、本実施の形態における位相差素子10の構成例を概念的に示す概念図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram conceptually showing a configuration example of the
図1に示すように、本実施の形態における位相差素子10は、複屈折性を有する第1の位相板11および第2の位相板12と、第1の位相板11と第2の位相板12とを接着する接着層13とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
第1の位相板11および第2の位相板12は、複屈折性を有する複屈折材料からなる複屈折層で構成されている。複屈折材料としては、例えば液晶を重合した高分子液晶が用いられる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、水晶やLiNbO3のような複屈折性を有する単結晶材料を用いてもよい。また、複屈折性を有する樹脂のフィルム、例えばポリカーボネートやオレフィン系樹脂を用いることもできる。なお、第1の位相板11および第2の位相板12を高分子液晶や樹脂のフィルムで構成することにより、単結晶材料で構成するものよりも厚さを薄くすることができて好ましい。
The
接着層13は、例えば粘着フィルム、UV硬化型接着剤、熱硬化型接着剤などで構成される。位相差素子10の波面収差の低減、温度特性および信頼性の向上のためには、接着層13はできるだけ薄いことが好ましく、接着層13の厚さを10μm以下にすることが特に好ましい。また、接着層13を設けずに、第1の位相板11と第2の位相板12とを融着するなどして直接貼り付けてもよい。
The
なお、図1においては、接着層13によって、第1の位相板11と第2の位相板12とを接着して積層一体化した構成としているが、第1の位相板11と第2の位相板12とを光路中に別々に配置する構成とすることもできる。
In FIG. 1, the
また、図1においては、第1の位相板11および第2の位相板12の2つの位相板で位相差素子10を構成した例を示したが、本発明の位相差素子はこれに限定されるものではなく、3つ以上の位相板を組み合わせて構成することもできる。例えば、第1の位相板11を2つの位相板11aおよび11bで構成し、位相板11aの位相差と位相板11bの位相差とを加算した位相差が、第1の位相板11による位相差と等しくなる構成とすることもできる。また、例えば、図1に示された位相差素子10に、1/2λ位相板やλ位相板を追加して3つ以上の位相板で構成しても同様な機能を有するものとなる。
Moreover, in FIG. 1, although the example which comprised the
さらに、本発明に係る位相差素子は、例えば図2に示すように構成することもできる。すなわち、図2に示された位相差素子20は、2枚の透明基板21に位相差素子10が挟持されたものである。ここで、透明基板21は、例えばガラスや樹脂などを用いて構成することができ、複屈折が小さいものが好ましい。この構成により、位相差素子20は、位相差素子10と比較して、剛性が向上するので製造工程上においてハンドリングが行いやすくなるとともに、表面の平坦性が向上するので透過波面収差が改善され、さらに、信頼性も向上するので好ましい。
Furthermore, the phase difference element according to the present invention can be configured as shown in FIG. 2, for example. That is, the
また、2枚の透明基板21を1枚のみとし、この1枚の透明基板21の片面または両面に位相板を設ける構成としてもよい。この構成により、透明基板21の枚数を削減することができるので、位相差素子20の製造コストの低減化を図ることができて好ましい。
Alternatively, only one
次に、第1の位相板11および第2の位相板12の具体的な構成について説明する。
Next, specific configurations of the
一般に、位相板の波長λの光に対する位相差Rdは、位相板の複屈折層の互いに直交する光学軸方向に振動する直線偏光に対する屈折率の差Δnと複屈折層の厚さdとの積Δn・dを光の波長λで除算し、Rd=(Δn・d/λ)×360(度)で表すことができる。1つの複屈折層からなる位相板では、波長により位相差が異なるため、出射する偏光状態が異なってしまうという問題があった。 In general, the phase difference Rd of the phase plate with respect to light of wavelength λ is the product of the refractive index difference Δn for linearly polarized light oscillating in the optical axis directions perpendicular to each other of the birefringent layer of the phase plate and the thickness d of the birefringent layer. Δn · d is divided by the wavelength of light λ, and can be expressed as Rd = (Δn · d / λ) × 360 (degrees). A phase plate made of one birefringent layer has a problem in that the output polarization state differs because the phase difference differs depending on the wavelength.
そこで、本発明の発明者は、少なくとも2つの位相板を組み合わせた位相差素子について種々の検討を重ね、下記条件を満たす第1の位相板11および第2の位相板12によって位相差素子10を構成することにより、偏光方向が互いに平行な直線偏光である、波長660nm帯および波長790nm帯のいずれの波長の入射光に対しても、45度だけ回転した方向に長軸をもつ楕円偏光の出射光が得られることを見出すに至った。なお、660nm帯とは660±30nmの波長でDVDの記録再生に適した波長帯であり、790nm帯とは790±30nmの波長でCDの記録再生に適した波長帯である。
Therefore, the inventor of the present invention has made various studies on the phase difference element in which at least two phase plates are combined, and uses the
図1において、位相差素子10に入射される波長660nm帯および波長790nm帯の直線偏光の光は、第1の位相板11側から入射され、第2の位相板12側に進むものとし、波長660nm帯の入射光の波長をλ1、波長790nm帯の入射光の波長をλ2、波長λ1と波長λ2との間の波長をλmとする。また、第1の位相板11の波長λmの入射光に対する位相差をRd1m、波長λ1の入射光の偏光方向(電場の振動方向)と第1の位相板11の光学軸(進相軸)とのなす角をθ1とし、第2の位相板12の波長λmの入射光に対する位相差をRd2m、波長λ2の入射光の偏光方向(電場の振動方向)と第2の位相板12の光学軸(進相軸)とのなす角をθ2とする。なお、波長λ1、λ2の入射光の偏光方向は互いに平行とした。
In FIG. 1, linearly polarized light having a wavelength of 660 nm band and a wavelength of 790 nm band incident on the
まず、波長λmの光に対する第1の位相板11の位相差Rd1mを式(7)に示す値とする。
Rd1m=180(度) ・・・ (7)
First, the phase difference Rd 1m of the
Rd 1m = 180 (degrees) (7)
ここで、波長λ1およびλ2は波長λmとは異なるので、第1の位相板11は、波長λ1およびλ2の光に対しては1/2波長の位相差を示さない。
Here, since the wavelengths λ 1 and λ 2 are different from the wavelength λ m , the
次いで、波長λmの光に対する第2の位相板12の位相差Rd2mを式(8)に示す値とする。
Rd2m=100〜170(度)または190〜220(度) ・・・ (8)
Next, the phase difference Rd 2m of the
Rd 2m = 100 to 170 (degrees) or 190 to 220 (degrees) (8)
なお、式(7)に示したRd1mは、Rd1m=180+360×i(度)でもよく、式(7)はRd1mの代表値を示している。同様に、式(8)に示したRd2mは、Rd2m=(100〜170)+360×j(度)、またはRd2m=(190〜220)+360×j(度)でもよく、式(8)はRd2mの代表値を示している。ここで、iおよびjは整数である。i,j=0とすると、複屈折層の厚さを薄くできて、位相差Rd1m、Rd2mの公差を小さく抑えるとともに、位相差素子10を薄型化できて好ましい。
Note that Rd 1m shown in Expression (7) may be Rd 1m = 180 + 360 × i (degrees), and Expression (7) shows a representative value of Rd 1m . Similarly, Rd 2m shown in the equation (8) may be Rd 2m = (100 to 170) + 360 × j (degrees), or Rd 2m = (190 to 220) + 360 × j (degrees). ) Represents a representative value of Rd 2m . Here, i and j are integers. If i, j = 0, the thickness of the birefringent layer can be reduced, the tolerances of the phase differences Rd 1m and Rd 2m can be kept small, and the
さらに、角θ1およびθ2と、第2の位相板12の位相差Rd2mとの関係を式(9)および(10)に示すものとする。
θ1=A1×Rd2m+B1(度) ・・・ (9)
θ2=A2×Rd2m+B2(度) ・・・ (10)
Furthermore, the relationship between the angles θ 1 and θ 2 and the phase difference Rd 2m of the
θ 1 = A1 × Rd 2m + B1 (degrees) (9)
θ 2 = A2 × Rd 2m + B2 (degrees) (10)
ここで、A1、B1、A2およびB2は、式(11)または(12)に示す値である。
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,93.8±5,−0.256±0.02,214.7±5) ・・・ (11)
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,183.8±5,−0.259±0.02,125.1±5) ・・・ (12)
Here, A1, B1, A2 and B2 are values shown in the formula (11) or (12).
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02, 93.8 ± 5, −0.256 ± 0.02, 214.7 ± 5) (11)
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02,183.8 ± 5, −0.259 ± 0.02,125.1 ± 5) (12)
なお、波長λmは、690nmないし740nmであることが好ましく、さらに700nmないし730nmとすることで、位相板を透過した光は2つの波長の光に対してともに同等の所望の偏光状態を得られるので好ましい。 Note that the wavelength λ m is preferably 690 nm to 740 nm, and by setting the wavelength λ m to 700 nm to 730 nm, the light transmitted through the phase plate can obtain the same desired polarization state with respect to the two wavelengths of light. Therefore, it is preferable.
ここで、式(7)、(9)、(10)および(12)を満たすRd2m、θ1およびθ2の関係を図3に例示する。また、式(7)および(9)〜(11)を満たすRd2m、θ1およびθ2の関係を図4に例示する。図3または図4に示されたいずれかの条件を満たす位相差素子を透過した光は、波長λ1およびλ2に対して、入射光の偏光方向(以下「入射偏光方向」という。)に対して45度傾いた方向に長軸方向をもつ楕円偏光、同じく45度傾いた方向に振動する直線偏光、または円偏光である出射光である。 Here, the relationship among Rd 2m , θ 1, and θ 2 satisfying the expressions (7), (9), (10), and (12) is illustrated in FIG. FIG. 4 illustrates the relationship among Rd 2m , θ 1, and θ 2 that satisfies the expressions (7) and (9) to (11). The light transmitted through the phase difference element satisfying any one of the conditions shown in FIG. 3 or FIG. 4 is in the polarization direction of the incident light (hereinafter referred to as “incident polarization direction”) with respect to the wavelengths λ 1 and λ 2 . The output light is elliptically polarized light having a major axis direction in a direction inclined 45 degrees, linearly polarized light oscillating in a direction inclined 45 degrees, or circularly polarized light.
この出射光の楕円率と第2の位相板の位相差Rd2mとの関係を図5に示す。ここで、楕円率とは、楕円偏光の長軸に対する短軸の比(短軸/長軸)をいい、楕円率=1は円偏光を、楕円率=0は直線偏光を示す。すなわち、式(7)および(9)〜(11)、または式(7)、(9)、(10)および(12)に示された関係を満たすとともに、式(8)を満たすよう角θ1およびθ2を選ぶことによって、位相差素子10は、入射偏光方向に対して概ね45度または−45度傾いた方向に長軸方向をもつ楕円偏光を得ることができる。
FIG. 5 shows the relationship between the ellipticity of the emitted light and the phase difference Rd 2m of the second phase plate. Here, the ellipticity means the ratio of the minor axis to the major axis of the elliptically polarized light (short axis / major axis), where ellipticity = 1 indicates circularly polarized light and ellipticity = 0 indicates linearly polarized light. That is, the angle θ is satisfied so as to satisfy the relationship shown in the equations (7) and (9) to (11) or the equations (7), (9), (10), and (12) and to satisfy the equation (8). by choosing 1 and theta 2, the
次に、Rd2m、θ1、θ2および楕円率の関係について具体的な設計例を表1、2に示す。表1、2において、備考欄に丸印を記したものは楕円率が0.3であり、最も好ましいものである。なお、備考欄に参考と記したものは楕円偏光が得られないが、比較参照するために記載したものである。ここで、λmは720nmとした。 Next, Tables 1 and 2 show specific design examples regarding the relationship between Rd 2m , θ 1 , θ 2 and ellipticity. In Tables 1 and 2, those with a circle in the remarks column have an ellipticity of 0.3, which is most preferable. In addition, although what was described as a reference in the remarks column cannot obtain elliptically polarized light, it is described for comparison and reference. Here, λ m was set to 720 nm.
以上のように、本実施の形態における位相差素子10は、少なくとも波長660nm帯および波長790nm帯の、偏光方向が互いに平行な直線偏光の光が入射されたとき、入射偏光方向に対して概ね45度または−45度傾いた方向に長軸方向をもつ楕円偏光を得ることができる。
As described above, the
次に、本実施の形態における位相差素子10を光ヘッド装置に適用した場合について説明する。図6は、本発明に係る光ヘッド装置の一例を示す模式図である。
Next, a case where the
図6に示すように、本実施の形態における光ヘッド装置30は、互いに異なる波長のレーザ光線をそれぞれ出射する光源31および32と、光源31および32からの光を合波する合波プリズム33と、入射光を光ディスク37または光検出系38に導くビームスプリッタ34と、入射光を平行光に変換するコリメータレンズ35と、入射光を楕円偏光に変換する位相差素子10と、光ディスク37に集光する対物レンズ36と、光ディスク37からの再生光を検出する光検出系38とを備えている。
As shown in FIG. 6, the
光源31および32は、例えば半導体レーザで構成され、直線偏光のレーザ光を合波プリズム33に出射するようになっている。ここで、例えば、光源31が出射するレーザ光の波長λ1は660±20nm帯、光源32が出射するレーザ光の波長λ2は790±20nm帯である。なお、1つの半導体レーザから2つの波長を発光するいわゆるツインレーザを用いてもよい。また、波長λ1およびλ2とは異なる第3の波長の光を出射する光源を追加する構成としてもよい。
The
合波プリズム33は、透光性を有する材料、例えばガラスや樹脂などで構成され、光源31からのレーザ光を透過し、光源32からのレーザ光を反射する反射面を備えている。この構成により、合波プリズム33は、光源31および32からのレーザ光を合波してビームスプリッタ34に出射するようになっている。
The combining prism 33 is made of a light-transmitting material, such as glass or resin, and includes a reflecting surface that transmits the laser light from the
ビームスプリッタ34は、透光性を有する材料、例えばガラスや樹脂などで構成され、光源31および32からのレーザ光を透過し、光ディスク37からの再生光を反射する反射面を備えている。
The
コリメータレンズ35は、透光性を有する材料、例えばガラスや樹脂などで構成され、入射されたレーザ光を平行光に変換するようになっている。
The
位相差素子10は、前述のように図1に示した第1の位相板11および第2の位相板12を備えている。図6においては図示を省略したが、第1の位相板11は、第2の位相板12よりも光源31および32に近い側になるよう配置されている。なお、位相差素子10に代えて図2に示した位相差素子20を用いる構成としてもよい。また、位相差素子10の配置場所としては、図6に示された位置に限定されず、光源31および32と対物レンズ36との間の光路中に配置してあればよい。
As described above, the
対物レンズ36は、例えば所定のNA(開口数)を有する樹脂製のレンズで構成され、位相差素子10から入射された楕円偏光の光を光ディスク37の記録層に集光し、記録層からの反射光を捕捉するようになっている。なお、位相差素子10は、対物レンズやその他の回折素子、開口制限素子と一体化してもよい。
The
光検出系38は、例えばレンズやフォトダイオードなどを含み、ビームスプリッタ34の反射面によって反射された光ディスク37からの再生光を電気信号に変換するようになっている。
The
本発明の位相差素子10を前述のように用いると、光ディスクのピットの長手方向に対して、長軸が45度に傾いた楕円偏光の光が照射され、光ディスクの再生特性(例えばCNR)が向上することがわかった。一方、偏光状態は、円偏光(楕円率=1)に近いほうが光ディスクの複屈折に対してジッタの低下が抑制されて好ましい。したがって、楕円率は、0.2から0.7とすると、光ディスクの複屈折が比較的大きな場合でも信号強度の変化が小さくなり、ジッタの低下が抑制され好ましい。位相差素子10を前述の設計とすることにより、このような楕円光が照射されるようにすることができる。さらに楕円率を0.3から0.5とするのが最も好ましいことがわかった。
When the
したがって、図7に示すように光ディスクの半径方向またはピット方向に対して45度に長軸方向をなす楕円偏光として光ディスクに照射することで、光ディスクの再生特性、特にジッタやCNRを改善できるので好ましい。 Therefore, as shown in FIG. 7, it is preferable to irradiate the optical disk as elliptically polarized light having a major axis direction of 45 degrees with respect to the radial direction or the pit direction of the optical disk because the reproduction characteristics of the optical disk, particularly jitter and CNR can be improved. .
次に、本実施の形態における光ヘッド装置30の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、光源31および32によって、互いに異なる波長λ1およびλ2の直線偏光の光が出射される。
First, the
次いで、合波プリズム33によって、光源31が出射した波長λ1のレーザ光と、光源32が出射した波長λ2のレーザ光とが合波され、ビームスプリッタ34に出射される。
Next, the laser beam having the wavelength λ 1 emitted from the
さらに、ビームスプリッタ34によって、波長λ1およびλ2のレーザ光が透過されてコリメータレンズ35に出射され、コリメータレンズ35によって、平行光に変換されて位相差素子10に出射される。
Further, the laser beams of wavelengths λ 1 and λ 2 are transmitted by the
続いて、位相差素子10によって、波長λ1およびλ2の直線偏光の光が楕円偏光に変換されて対物レンズ36に出射される。ここで、位相差素子10を透過した波長λ1およびλ2の透過光はともに楕円偏光となり、例えば、入射偏光方向に対する楕円偏光の長軸方向の角度は45度で楕円率は=0.3である。
Subsequently, linearly polarized light having wavelengths λ 1 and λ 2 is converted into elliptically polarized light by the
次いで、対物レンズ36によって、位相差素子10から出射された楕円偏光の光が光ディスク37に集光され、光ディスク37上のピットに応じた反射光が光ディスク37から反射される。光ディスク37からの反射光は、対物レンズ36、位相差素子10およびコリメータレンズ35を順次透過してビームスプリッタ34に入射される。
Next, the
そして、ビームスプリッタ34の反射面によって、光ディスク37からの反射光が反射され、光検出系38に入射され、光検出系38によって、光ディスク37に記録された情報が電気信号として取得される。
The reflected light from the
以上のように、本実施の形態における光ヘッド装置30によれば、位相差素子10は、少なくとも波長660nm帯および波長790nm帯の、偏光方向が互いに平行な直線偏光の光が入射されたとき、入射偏光方向に対して各楕円偏光の向きをそれぞれ45度傾いた方向に長軸方向をもつ楕円偏光とするので、互いに異なる複数の波長を用いる場合でも、製造コストの増大や光の利用効率の低下を招くことなく、光ディスクの再生特性を向上させることができる。
As described above, according to the
以上のように、本発明に係る位相差素子および光ヘッド装置は、互いに異なる複数の波長を用いる場合でも、製造コストの増大や光の利用効率の低下を招くことなく、光ディスクの再生特性を向上させることができるという効果を有し、光の偏光状態を変化させる位相差素子や、CD、DVDなどの光ディスクに対して記録または再生を行う光ヘッド装置等として有用である。 As described above, the retardation element and the optical head device according to the present invention improve the reproduction characteristics of the optical disc without increasing the manufacturing cost and reducing the light use efficiency even when using a plurality of different wavelengths. It is useful as a phase difference element that changes the polarization state of light, an optical head device that performs recording or reproduction on an optical disk such as a CD or a DVD, and the like.
10、20 位相差素子
11 第1の位相板
12 第2の位相板
13 接着層
21 透明基板
30 光ヘッド装置
31、32 光源
33 合波プリズム
34 ビームスプリッタ
35 コリメータレンズ
36 対物レンズ
37 光ディスク
38 光検出系
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記位相差素子は、
複屈折性を有する第1および第2の位相板を含む複数の位相板を備えていて、
前記波長660nm帯の入射光の波長をλ1、前記波長790nm帯の入射光の波長をλ2とし、波長λ1と波長λ2との間の波長をλmとしたとき、
前記波長λmの入射光に対する前記第1の位相板の位相差をRd1m、前記波長λmの入射光の偏光方向と前記第1の位相板の進相軸とのなす角をθ1とし、
前記波長λmの入射光に対する前記第2の位相板の位相差をRd2m、前記波長λmの入射光の偏光方向と前記第2の位相板の進相軸とのなす角をθ2としたとき、下記式(1)または(2)で示される(A1,B1,A2,B2)の組に対して、Rd1m、Rd2m、θ1およびθ2が下記式(3)〜(6)の関係を満たし、
前記第1の位相板は、前記第2の位相板よりも前記光源に近い側にあることを特徴とする光ヘッド装置。
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,93.8±5,−0.256±0.02,214.7±5) ・・・ (1)
(A1,B1,A2,B2)=(−0.209±0.02,183.8±5,−0.259±0.02,125.1±5) ・・・ (2)
Rd1m=180(度) ・・・ (3)
Rd2m=100〜170(度)または190〜223(度)・・・(4)
θ1=A1×Rd2m+B1(度) ・・・ (5)
θ2=A2×Rd2m+B2(度) ・・・ (6) A light source that emits linearly polarized light of at least two different wavelengths in the 660 nm band and the 790 nm band, an objective lens that condenses the light on an optical recording medium, and is provided between the light source and the objective lens A retardation element that transmits the light,
The phase difference element is
A plurality of phase plates including first and second phase plates having birefringence,
When the wavelength of the incident light in the 660 nm band is λ 1 , the wavelength of the incident light in the 790 nm band is λ 2 , and the wavelength between the wavelengths λ 1 and λ 2 is λ m ,
The phase difference of the first phase plate with respect to the incident light with the wavelength λ m is Rd 1m , and the angle between the polarization direction of the incident light with the wavelength λ m and the fast axis of the first phase plate is θ 1. ,
The phase difference of the second phase plate with respect to the incident light with the wavelength λ m is Rd 2m , and the angle between the polarization direction of the incident light with the wavelength λ m and the fast axis of the second phase plate is θ 2 Then, Rd 1m , Rd 2m , θ 1 and θ 2 are represented by the following formulas (3) to (6) with respect to the set of (A1, B1, A2, B2) represented by the following formula (1) or (2). relationship meets a),
The optical head device characterized in that the first phase plate is closer to the light source than the second phase plate.
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02, 93.8 ± 5, −0.256 ± 0.02, 214.7 ± 5) (1)
(A1, B1, A2, B2) = (− 0.209 ± 0.02,183.8 ± 5, −0.259 ± 0.02,125.1 ± 5) (2)
Rd 1m = 180 (degrees) (3)
Rd 2m = 100 to 170 (degrees) or 190 to 223 (degrees) (4)
θ 1 = A1 × Rd 2m + B1 (degrees) (5)
θ 2 = A2 × Rd 2m + B2 (degrees) (6)
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