JP5024241B2 - 波長板及びこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、波長板及びこれを用いた光ピックアップ装置に関する。

ＣＤ（compact disc）やＤＶＤ（digital versatile disc）等の光ディスク及び光磁気ディスク等の光記録媒体の記録・再生を行う光ピックアップ装置では、ＣＤとＤＶＤとの互換性が求められているため、複数の波長に対応する波長板が用いられている。

例えば、特許文献１には、１６２５ｎｍの位相差を有する波長板が開示されており、当該波長板は波長が６５０ｎｍのレーザ光に対しては、１６２５ｎｍ＝３２５ｎｍ＋６５０ｎｍ×２となるから実質的にラジアンで表現すると３２５ｎｍ／６５０ｎｍ×２π＝πの位相差を生じ、波長が７９０ｎｍのレーザ光に対しては、８３５ｎｍ＋７９０ｎｍ×１となるから実質的にラジアンで表現すると８３５ｎｍ／７９０ｎｍ×２π≒２πの位相差を生じることが記載されている。更に、１９５０ｎｍの位相差を有する波長板が開示されており、波長が６５０ｎｍのレーザ光に対しては、１９５０ｎｍ＝６５０ｎｍ＋６５０ｎｍ×２となるから実質的にラジアンで表現すると６５０ｎｍ／６５０ｎｍ×２π＝２πの位相差を生じ、波長が７９０ｎｍのレーザ光に対しては、３７０ｎｍ＋７９０ｎｍ×２となるから実質的にラジアンで表現すると３７０ｎｍ／７９０ｎｍ×２π≒πの位相差を生じることが記載されている。
特許文献２には、複屈折性を有する有機性薄膜を２枚の透明基板の間に接着剤を介して積層し、波長が６５０ｎｍのレーザ光に対しては、位相差が２π（ｍ_１−１／２）で実質的にπの位相差が生じ、波長が７９０ｎｍのレーザ光に対しては、位相差が２πｍ_２で実質的に２πの位相差が生じることが記載されている。
特許文献３には、７９０ｎｍ波長帯の光に対して５９３ｎｍ（＝３／４×７９０ｎｍ）の位相差を有する第１波長板（材料は複屈折性を有する有機材料）と、３９５ｎｍ（＝１／２×７９０ｎｍ）の位相差を有する第２波長板（材料は複屈折性を有する有機材料）とを夫々の光学軸が２４°で交差するように積層してなる積層型波長板が開示されており、波長が６６０ｎｍの直線偏光に対しては偏波面を４５°回転させ、波長が７９０ｎｍの直線偏光に対しては偏光状態を円偏光に変換することが記載されている。
さらに、特許文献４には、波長６５５ｎｍに対して位相差２７００°（＝１８０°＋３６０°×７、所謂７次モード１８０°で実質的な位相差は１８０°）となる第１波長板と、位相差６３０°（＝２７０°＋３６０°×１、所謂１次モード２７０°で実質的な位相差は２７０°）の第２波長板とを夫々の光学軸が４５°で交差するように積層して構成した積層型波長板が開示されており、波長６５５ｎｍの光に対して１／４波長板として機能し、波長７８５ｎｍの光に対して１／２波長板として機能することが開示されている。更に、波長６５５ｎｍに対して位相差２７００°（＝１８０°＋３６０°×７、所謂７次モード１８０°で実質的な位相差は１８０°）となる第１波長板と、位相差１２６０°（＝１８０°＋３６０°×３、所謂３次モード１８０°で実質的な位相差は１８０°）の第２波長板とを夫々の光学軸が４５°で交差するように積層して構成した積層型波長板が開示されており、波長６５５ｎｍの光に対して１／２波長板として機能し、波長７８５ｎｍの光に対して２／２波長板として機能することが開示されている。

特開２００１−２０９９６３号公報 特開２００２−１４２２８号公報 特開２００２−２５０８１５号公報 国際公開ＷＯ２００３／９１７６８号公報

しかしながら、波長板の有する位相差は波長の関数であるので使用する波長が変化すると位相差も変化するという波長依存性を有しているため特許文献１から特許文献３で開示された波長板では、レーザ光に生じる位相差に大きな変化が生じるという問題がある。
つまり、位相差には波長依存性があるため、波長と位相差との関係を示す図１２の通り、波長が所定の値からずれると位相差は大きく変化してしまうことになる。例えば、この波長板を光ピックアップ装置に搭載すると、使用する半導体レーザ等の光源に生じる温度ドリフト等によって当該光源から出射するレーザ光の波長がずれたとき前記波長板を透過する当該レーザ光に生じる位相差に大きな変化が生じてしまう。
これに対して、特許文献４に開示された積層型波長板は、光源から出射したレーザ光の波長がずれても当該積層型波長板を透過するレーザ光に生じる位相差の変化を補正する位相差補償機能を有しているので波長依存性は改善されているが、１／２波長板として機能する場合において当該積層型波長板に入射するレーザ光の直線偏光の偏波面を９０゜回転させることができないという問題があった。
図１３（Ａ）（Ｂ）に示される通り、第１波長板６２と第２波長板６３とを積層した積層波長板６１にレーザ光を入射させる場合において、図１３（Ｃ）に示すポアンカレ球を用いて説明する。
図１３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、積層波長板６１は、レーザ光の入射側に配置された第１波長板６２と出射側に配置された第２波長板６３とを、第１波長板６２の光学軸６２ａと第２波長板６３の光学軸６３ａとが交差角度４５°（＝５７°−１２°）で交差するように積層したものである。
図１３（Ｃ）において、赤道上の点Ｐ０から入射した直線偏光６４は、第１波長板６２を透過したときに１８０°＋３６０°×７の位相差が生じるので軸Ｒ１を回転軸として１８０°＋３６０°×７の分だけ回転して点Ｐ１へ到達する。更に、第２波長板６３を透過したときに１８０°＋３６０°×３の位相差が生じるので軸Ｒ２を回転軸として１８０°＋３６０°×３の分だけ回転して点Ｐ２へ到達する。点Ｐ２はポアンカレ球の赤道上に位置しており、直線偏光６４が第１波長板６２と第２波長板６３とを透過したときに生じる位相差は実質的に１８０°であるが、積層波長板６１を出射した直線偏光６５の偏光面は直線偏光６４の偏波面に対して約１２０°回転している。即ち、入射光の直線偏光の偏波面と出射光の直線偏光の偏波面とが直交関係にならないので、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する場合や異常光を常光に変換する必要がある光学系（用途）等には適さないという問題があった。
そこで、光源に生じる温度ドリフト等によって光源から出射するレーザ光の波長がずれた場合であっても、レーザ光が入射した波長板に生じる位相差変動を最小に抑えるよう位相補償することができ、かつ１／２波長板として機能する場合において直線偏光の偏波面を９０゜回転させることができる波長板の実現が要望されている。
このような要望は、ＣＤとＤＶＤとの互換性のある光ピックアップ装置で７８５ｎｍ前後の波長領域と６５５ｎｍ前後の波長領域の異なる２波長に対応する光学素子のみならず、ＣＤ７８５ｎｍ前後の波長領域とＤＶＤの６５５ｎｍ前後の波長領域とＢｌｕ−ｒａｙやＨＤＤＶＤ等の４０５ｎｍ前後の波長領域との異なる３波長に対応する光学素子でも求められている。

本発明の目的は、複数の異なる波長に対応できるとともに使用する波長が所定値からずれても波長板に生じる位相差変動を最小に抑えるよう位相補償することができ、かつ１／２波長板として機能する場合において直線偏光の偏波面を９０゜回転させることができる積層波長板及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明のある実施形態に係る波長板は、互いに帯域の異なる波長帯に含まれる波長λ _A の光と波長λ _B の光が入射する第１波長板と、前記第１波長板の出射側に配置されている第２波長板と、が各々の光学軸が互いに交差するように配置され、
前記波長λ_A に対する前記第１波長板の位相差をΓ_A1とし、
前記波長λ_A に対する前記第２波長板の位相差をΓ_A2としたとき、
Γ_A1＝３６０°＋３６０°×２×Ｎ _A ……（１）
Γ_A2＝１８０°＋３６０°×Ｎ_A ……（２）
を満足し、
前記波長λ_B に対する前記第１波長板の位相差をΓ_B1とし、
前記波長λ_B に対する前記第２波長板の位相差をΓ_B2としたとき、
Γ_B1＝３６０°×２×Ｎ _B ……（３）
Γ_B2＝３６０°×Ｎ_B ……（４）
を満足し、
前記第１波長板の面内方位角θ ₁ 、前記第２波長板の面内方位角θ ₂ としたとき、
θ ₁ ＝−２１°±１０°
θ ₂ ＝４５°±１０°
を満足し、
前記波長λ_A に対する常光線屈折率と異常光線屈折率との複屈折率差をΔｎ_Aとし、
前記波長λ_B に対する常光線屈折率と異常光線屈折率との複屈折率差をΔｎ_Bとすると、
Ｎ_B＝（Δｎ_B／Δｎ_A）×（λ_A／λ_B）×（０．５＋Ｎ_A） ……（５）
但し、Ｎ _A 及びＮ _B は、小数第１位が４以下ならば切り捨て、５以上ならば切り上げてなる正の整数
を満足することを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る波長板は、（Ｎ _A ，Ｎ _B ）の組合せが以下の何れかであることを特徴とする。
（Ｎ _A ，Ｎ _B ）＝（２．０，２．０）・・・（ａ１）
（Ｎ _A ，Ｎ _B ）＝（３．０，３．０）・・・（ａ２）
（Ｎ _A ，Ｎ _B ）＝（８．０，７．０）・・・（ａ３）
（Ｎ _A ，Ｎ _B ）＝（９．０，８．０）・・・（ａ４）
本発明のある別の実施形態に係る波長板は、前記波長λ _A 及び前記波長λ _B のうち何れか一方が３９０〜４１０ｎｍの波長帯に含まれることを特徴とする。
本発明のある別の実施形態に係る光ピックアップ装置は、光源と、前記光源から出射された光を記録媒体に集光する対物レンズと、前記記録媒体で反射された光を検出する検出器と、を備え、前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記波長板が配置されていることを特徴とする。
［適用例１］適用例１に係る積層波長板は、少なくともλ_A，λ_Bの２波長を含む複数の波長に対応し、かつ、入射側に配置された第１波長板と出射側に配置された第２波長板とを光学軸が交差するように積層した積層波長板であって、
波長λ_Aの前記第１波長板における位相差をΓ_A1とし、
波長λ_Aの前記第２波長板における位相差をΓ_A2とし、
波長λ_Bの前記第１波長板における位相差をΓ_B1とし、
波長λ_Bの前記第２波長板における位相差をΓ_B2とし、
前記第１波長板の面内方位角θ₁をθ₁＝−２１°とし、
前記第２波長板の面内方位角θ₂をθ₂＝４５°とし、
波長λ_Aの常光線屈折率ｎｏＡと異常光線屈折率ｎｅ_Aとの差（ｎｅ_A−ｎｏ_A）である複屈折率差をΔｎＡとし、
波長λ_Bの常光線屈折率ｎｏ_Bと異常光線屈折率ｎｅ_Bとの差（ｎｅ_B−ｎｏ_B）である複屈折率差をΔｎ_Bとすると、
Γ_A1＝３６０°＋３６０°×２Ｎ_A ……（１）
Γ_A2＝１８０°＋３６０°×Ｎ_A ……（２）
Γ_B1＝３６０°×２Ｎ_B ……（３）
Γ_B2＝３６０°×Ｎ_B ……（４）
Ｎ_B＝（Δｎ_B／Δｎ_A）×（λ_A／λ_B）×（０．５＋Ｎ_A） ……（５）
を満足することを特徴とする。

ここで、Ｎ_Ｂは（２）（４）から求められる。
（２）から、
Γ_Ａ２＝１８０＋３６０・Ｎ_Ａ＝｛３６０・Δｎ_Ａ・ｄ_２｝／λ_Ａ…（２）’
但し、ｄ_２は第２波長板の厚さ寸法
（４）から、
Γ_Ｂ２＝３６０・Ｎ_Ｂ＝｛３６０・Δｎ_Ｂ・ｄ_２｝／λ_Ｂ…（４）’
（２）’（４）’で求められた式をｄ_２でくくると、（５）となる。

以上の構成の本発明では、式（１）（２）から第１波長板及び第２波長板を有する積層波長板が波長λ_Ａにて１／２波長板として機能し、式（３）（４）から積層波長板が波長λ_Ｂにてλ板として機能する。
そして、式（５）から入射する光の波長が実際に使用する波長が所定値の波長λ_Ａ，λ_Ｂより短くても、その短い分だけ位相差が相殺され、あるいは実際に使用する波長が所定値の波長λ_Ａ，λ_Ｂより長くても、その長い分だけ位相差が相殺されることになり、実際に出射する波長が所定値からずれることがない。

［適用例２］適用例２に係る積層波長板は、（Ｎ_A，Ｎ_B）の組合せが以下の何れかであることが好ましい。
（Ｎ_A，Ｎ_B）＝（２．０，２．０）・・・（ａ１）
（Ｎ_A，Ｎ_B）＝（３．０，３．０）・・・（ａ２）
（Ｎ_A，Ｎ_B）＝（８．０，７．０）・・・（ａ３）
（Ｎ_A，Ｎ_B）＝（９．０，８．０）・・・（ａ４）

［適用例３］適用例３に係る積層波長板は、前記λ_A及び前記λ_Bのうち何れか一方が３９０〜４１０ｎｍの波長帯である構成が好ましい。
この適用例３では、Ｂｌｕ−ｒａｙ等に用いることができる積層波長板を提供できる。

［適用例４］適用例４に係る光ピックアップ装置は、レーザ光源と、このレーザ光を記録媒体に集光する対物レンズと、この対物レンズに集光されて前記記録媒体で反射された出射光を検出する検出器とを備えた光ピックアップ装置において、前記レーザ光源と前記対物レンズとの間の光路中に前記積層波長板が配置されることを特徴とする。
この適用例４では、前述の効果を奏することができる光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本実施形態の積層波長板について説明する。図１には本実施形態にかかる積層波長板の概略構成が示されており、（Ａ）は積層波長板をレーザ光の入射方向から見た正面図、（Ｂ）は側面図である。
図１において、積層波長板１は、レーザ光の入射側に配置された第１波長板２と出射側に配置された第２波長板３とを、第１波長板２の結晶光学軸２ａと第２波長板３の結晶光学軸３ａとが交差するように積層したものである。第１波長板２及び第２波長板３は、ともに複屈折性を有する結晶材料から形成されるものであり、この結晶材料としては、水晶、ＬｉＮｂＯ_３（ニオブ酸リチウム）、サファイヤ、ＢＢＯ、方解石、ＹＶＯ４等を例示できるがここでは材料に水晶を用いて説明する。第１波長板２と第２波長板３とは、例えば、接着剤を用いて互いに貼り付けられている。そして、積層波長板１を構成する第１波長板２及び第２波長板３の材料である水晶の切断角度をそれら波長板の主表面（入出射面）の法線と水晶の結晶光学軸（Ｚ軸）とのなす角度が９０°（以下、９０°Ｚと称す）となる角度とする。
この積層波長板１では、積層波長板１に入射するレーザ光の直線偏光の偏波面と第１波長板２の結晶光学軸２ａとのなす角度を面内方位角θ_１で示し、前記直線偏光の偏波面と第２波長板３の結晶光学軸３ａとのなす角度を面内方位角θ_２で示している。

本実施形態の積層波長板１で利用できる波長領域は広く、例えば、ＣＤで使用される７８５ｎｍ前後の波長領域、ＤＶＤで使用される６５５ｎｍ前後（６５０〜６７０ｎｍ）の波長領域、さらには、Ｂｌｕ−ｒａｙやＨＤＤＶＤ等で使用される４０５ｎｍ前後の波長領域（３９０〜４１０ｎｍ）である。

積層波長板１は、λ_Ａ，λ_Ｂの２波長を含む複数の波長に対して所望の位相差を有する積層波長板であって、波長λ_Ａに対して位相差がマルチモードの３６０°として機能する第１波長板２と、波長λ_Ａに対して位相差がマルチモードの１８０°として機能する第２波長板３とから構成される。
図２〜図５に示されるポアンカレ球を用いて、積層波長板１に入射した直線偏光の偏光状態の光学的変化を説明する。
図２において、点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２の光軸Ｒ_１を中心として３６０°の倍数分だけ（実質は３６０°）回転して点Ｐ_１（点Ｐ_０）の位置に到達し、さらに、第２波長板３の光軸Ｒ_２を中心にして１８０°＋３６０°の倍数分だけ（実質は１８０°）回転して点Ｐ_２に到達し第２波長板３の出射面から直線偏光５２となって出射する。点Ｐ_２はポアンカレ球における点Ｐ_０とは反対側の赤道上に位置するので、第１波長板２に入射した直線偏光５１の位相を１８０°ずらすことができるだけでなく、直線偏光の偏波面を９０°回転させることができる。つまり、直線偏光５１の偏波面と直線偏光５２の偏波面とは直交関係にある。

積層波長板１は波長λ_Ｂに対して第１波長板２の位相差が３６０°のマルチモードとして機能し、第２波長板３の位相差が３６０°のマルチモードとして機能する。
図３において、点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２の光軸Ｒ_１を中心として３６０°の倍数分だけ回転して点Ｐ_１（点Ｐ_０）の位置に到達し、さらに、第２波長板３の光軸Ｒ_２を中心にして３６０°の倍数分だけ回転して点Ｐ_２（点Ｐ_１，点Ｐ_０）に到達する。点Ｐ_２はポアンカレ球における点Ｐ_０と同じ位置である。

本実施形態では、第１波長板２の面内方位角θ_１と第２波長板３の面内方位角θ_２を所定の値に設定することで、入射光の波長が変化することにより第１、第２波長板２，３の位相差が所定値から変化しても、第１、第２波長板２，３の位相差の変化が互いに相殺するように面内方位角θ_１とθ_２とを設定しているので、積層波長板１の波長依存性は抑圧され、複数の波長のレーザ光に対して所定の位相差を生じるように積層波長板１には補正の機能が働く。
点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２を透過することにより位相差が生じ、軸Ｒ１を回転軸として３６０°＋３６０°×ｎだけ回転して点Ｐ_１（点Ｐ_０）に到達する。更に、第２波長板３を透過することにより位相差が生じ、点Ｐ_０から軸Ｒ_２を回転軸として１８０°＋３６０°×ｍだけ回転して点Ｐ_２の位置に到達し直線偏光５２となって積層波長板１から出射することとなる。これは直線偏光の偏光面が９０°回転することを表している。
ここで、所定の波長から短波長方向に波長がずれることにより位相差が大きく変動した場合について説明する。
点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２を透過することにより位相差が生じ、このとき軸Ｒ_１を回転軸として３６０°＋３６０°×ｎよりも余分に回転してしまい、点Ｐ_１’の位置に到達する。続いて第２波長板３を透過することにより位相差が生じ、軸Ｒ_２を回転軸として１８０°＋３６０°×ｍよりも余分に回転してしまうが、このときの起点は点Ｐ_１’であるため、近似的に表現すると弦Ｐ_０Ｐ_１’≒線分Ｐ_０’Ｐ_１’の関係を満足していれば、第１波長板２と第２波長板３とを透過したときに生じる位相差は実質的にほぼ１８０°であり点Ｐ_２近傍のＰ_２’の位置に到達することができる。弦Ｐ_０Ｐ_１’≒線分Ｐ_０’Ｐ_１’の関係を満足するためには、第１波長板２の光学軸をあらわす軸Ｒ_１と軸Ｓ_１とのなす角度を調整すれば良い。

図３において、点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２を透過することにより位相差が生じ、軸Ｒ_１を回転軸として３６０°＋３６０°×ｎ分だけ回転した位置、すなわち点Ｐ_１（点Ｐ_０）に到達する。続いて第２波長板３を透過することにより位相差が生じ、点Ｐ_０から軸Ｒ_２軸を回転軸として３６０°＋３６０°×ｍ分だけ回転した位置、すなわち点Ｐ_２の位置に到達する。これは直線偏光の偏光面が１８０°回転し、直線偏光５１の偏波面と一致することを表している。
ここで、所定の波長から短波長方向に波長がずれることにより位相差が大きく変動した場合について説明する。
点Ｐ_０から入射した直線偏光５１は、第１波長板２を透過することにより位相差が生じ、このとき軸Ｒ_１を回転軸として３６０°＋３６０°×ｎよりも余分に回転してしまい、点Ｐ_１’の位置に到達する。続いて第２波長板３を透過することにより位相差が生じ、軸Ｒ_２を回転軸として３６０°＋３６０°×ｍよりも余分に回転してしまうが、このときの起点は点Ｐ_１’であるため、近似的に表現すると弦Ｐ_０Ｐ_１’≒線分Ｐ_２’Ｐ_１’の関係を満足していれば、第１波長板２と第２波長板３とを透過したときに生じる位相差は実質的に３６０°であるので、点Ｐ_２近傍の点Ｐ_２’の位置に到達することができる。弦Ｐ_０Ｐ_１’≒線分Ｐ_２’Ｐ_１’の関係を満足するためには、第１波長板２の光学軸をあらわす軸Ｒ_１と軸Ｓ_１とのなす角度を調整すれば良い。
つまり、本実施形態では、第２波長板３の位相差Γ_２が入射光の波長の変化によりΔΓ_２の位相差変化を生じた場合、この位相差変化ΔΓ_２を第１波長板２の波長の変化による位相差変化ΔΓ_１で相殺すれば積層波長板１の波長依存性を抑圧することができる。
第２波長板３の波長の変化による位相差変化ΔΓ_２は基板材料の波長分散で決まる一定の数値を有しており、第１波長板２の波長の変化による位相差変化ΔΓ_１は第１波長板２の面内方位角θ_１を調整することで、その大きさを可変とすることが可能である。
なお、位相差変化ΔΓ_１、ΔΓ_２とは、所定の波長における位相差Γ_１，Γ_２を中心としてそれぞれ±ΔΓ_１／２、±ΔΓ_２／２の範囲で変動する変動幅を表している。

第１波長板２と第２波長板３との関係式は次の式から導き出せる。
第１波長板２の波長λ_Ａに対する位相差をΓ_Ａ１とし、第２波長板３の波長λ_Ａに対する位相差をΓ_Ａ２とすると、積層波長板１は波長λ_Ａにおいて１／２波長板として機能するので、位相差Γ_Ａ１、Γ_Ａ２は以下のように表すことができる。
Γ_Ａ１＝３６０°＋３６０°×２Ｎ_Ａ（Ｎ_Ａ＝１，２，３，…正の整数） ……（１）
Γ_Ａ２＝１８０°＋３６０°×Ｎ_Ａ（Ｎ_Ａ＝１，２，３，…正の整数） ……（２）

次に、前記第１波長板の波長λ_Ｂに対する位相差をΓ_Ｂ１とし、前記第２波長板の波長λ_Ｂに対する位相差をΓ_Ｂ２とすると、積層波長板１が波長λ_Ｂにて２／２波長板として機能するので、位相差Γ_Ｂ１、Γ_Ｂ２は以下のように表すことができる。
Γ_Ｂ１＝３６０°×２Ｎ_Ｂ（Ｎ_Ｂ＝１，２，３，…正の整数） ……（３）
Γ_Ｂ２＝３６０°×Ｎ_Ｂ（Ｎ_Ｂ＝１，２，３，…正の整数） ……（４）

本実施形態では、切断角度が９０°Ｚの水晶における波長λ_Ａの常光線屈折率ｎｏ_Ａと異常光線屈折率ｎｅ_Ａとの差（ｎｅ_Ａ−ｎｏ_Ａ）である複屈折率差をΔｎ_Ａとし、波長λ_Ｂの常光線屈折率ｎｏ_Ｂと異常光線屈折率ｎｅ_Ｂとの差（ｎｅ_Ｂ−ｎｏ_Ｂ）である複屈折率差をΔｎ_Ｂとすると、
Ｎ_Ｂ＝（Δｎ_Ｂ／Δｎ_Ａ）×（λ_Ａ／λ_Ｂ）×（０．５＋Ｎ_Ａ） ……（５）
の条件で次数Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂが定まるように積層波長板１を設計する。
ここで、Ｎ_Ｂは式（２）、（４）を以下のように展開して求めたものである。
式（２）は以下のように表すことができる、
Γ_Ａ２＝１８０°＋３６０°×Ｎ_Ａ＝｛３６０°／λ_Ａ｝×Δｎ_Ａ×ｄ_２…（２）’
但し、ｄ_２は第２波長板の厚さ寸法
ｄ_２＝（１８０°＋３６０°×Ｎ_Ａ）×（λ_Ａ／３６０°／Δｎ_Ａ）
＝（０．５＋Ｎ_Ａ）×（λ_Ａ／Δｎ_Ａ）…（２）”
次に式（４）は以下のように表すことができる、
Γ_Ｂ２＝３６０°×Ｎ_Ｂ＝｛３６０°／λ_Ｂ｝×Δｎ_Ｂ×ｄ_２…（４）’
ｄ_２＝（３６０°×Ｎ_Ｂ）×（λ_Ｂ／３６０°／Δｎ_Ｂ）
＝Ｎ_Ｂ×（λ_Ｂ／Δｎ_Ｂ）
故に式（２）’、（４）’から
（０．５＋Ｎ_Ａ）×（λ_Ａ／Δｎ_Ａ）＝Ｎ_Ｂ×（λ_Ｂ／Δｎ_Ｂ）
Ｎ_Ｂ＝（λ_Ａ／Δｎ_Ａ）／（λ_Ｂ／Δｎ_Ｂ）×（０．５＋Ｎ_Ａ）
＝（Δｎ_Ｂ／Δｎ_Ａ）×（λ_Ａ／λ_Ｂ）×（０．５＋Ｎ_Ａ）……（５）
となる。

ここで、波長λ_Ａを６６０ｎｍとし、波長λ_Ｂを７８５ｎｍとし、Δｎ_Ａを０．００９０１８１、Δｎ_Ｂを０．００８９０９１とすると、Ｎ_ＡとＮ_Ｂとは次の表１で表される関係となる。

波長λ_Ａ及びλ_Ｂにおいて積層波長板１に生じる位相差が実質的に３６０゜或いは１８０゜であるように機能するためには、Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂが両方ともに整数であることが理想である。但し、波長λ_Ａ及びλ_Ｂに設定する値によっては、Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂが整数とならない場合もある。このような場合は、Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂとして整数ではない値を選ぶこととなるが、Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂが整数に近いほど、位相差は３６０゜又は１８０゜となり理想的な値に近づく。このため、Ｎ_Ａ及びＮ_Ｂが整数とならない場合はＮ_Ａ及びＮ_Ｂが最も整数に近くなる値を選定する。
表１で示されるＮ_ＡとＮ_Ｂとの関係のうち、Ｎ_Ａが２．０でありＮ_Ｂが２．１、Ｎ_Ａが３．０であり、Ｎ_Ｂが２．９、Ｎ_Ａが８．０でありＮ_Ｂが７．１、Ｎ_Ａが９．０でありＮ_Ｂが７．９の場合が好ましい。ここで、選択したＮ_Ｂの小数点以下を四捨五入する。
（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）＝（２．０，２．１）≒（２．０，２．０）・・・（ａ１）
（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）＝（３．０，２．９）≒（３．０，３．０）・・・（ａ２）
（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）＝（８．０，７．１）≒（８．０，７．０）・・・（ａ３）
（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）＝（９．０，７．９）≒（９．０，８．０）・・・（ａ４）

ここで、波長λ_Ａに対して第１波長板２が３６０°のマルチモードとして機能し、第２波長板３が１８０°のマルチモードとして機能する積層波長板（図２参照）の場合においては、第２波長板３に生じた位相差変化ΔΓ_２により、ポアンカレ球上の座標Ｐ_０（Ｐ_１）がＰ_１”に変化した場合を考える。
図４（Ａ）において、第２波長板３に生じた位相差変化ΔΓ_２により、ポアンカレ球上の座標Ｐ_０（Ｐ_１）がＰ_１”に変化したものとし、このＰ_０→Ｐ_１”の距離を近似的に直線Ｘ_２で表すと、ΔΓ_２とＸ_２とは次の式（６）を満たす。但し、ｋはポアンカレ球の半径である。
Ｘ_２ ^２＝２ｋ^２−２ｋ^２ＣＯＳΔΓ_２ …（６）
次に、同様に、図４（Ｂ）において、第１波長板２に生じた位相差変化ΔΓ_１により、ポアンカレ球上の座標Ｐ_０（Ｐ_１）がＰ_１’に変化したものとし、このＰ_０→Ｐ_１’の距離を近似的に直線Ｘ_１で表すと、ΔΓ_１とＸ_１とは次の式（７）を満たす。但し、ｒはＲ_１を回転軸としてΔΓ_１回転させる時の半径である。
Ｘ_１ ^２＝２ｒ^２−２ｒ^２ＣＯＳΔΓ_１ …（７）

以上の関係は、波長λ_Ｂに対して第１波長板２が３６０°のマルチモードとして機能し、第２波長板３が３６０°のマルチモードとして機能する積層波長板（図３参照）の場合についても同じである。
図５（Ａ）において、第２波長板３に生じた位相差変化ΔΓ_２により、ポアンカレ球上の座標Ｐ_０（Ｐ_１）がＰ_１”に変化したものとし、このＰ_０→Ｐ_１”の距離を近似的に直線Ｘ_２で表すと、ΔΓ_２とＸ_２とは前記式（６）を満たす。
次に、図５（Ｂ）において、第１波長板２に生じた位相差変化ΔΓ_１により、ポアンカレ球上の座標Ｐ_０（Ｐ_１）がＰ_１’に変化したものとし、このＰ_０→Ｐ_１’の距離を近似的に直線Ｘ_１で表すと、ΔΓ_１とＸ_１とは前記式（７）を満たす。

そして、ｒは第１波長板２の面内方位角θ_１を用いて式（８）により表すことができる。
ｒ^２＝２ｋ^２−２ｋ^２ＣＯＳ２θ_１ …（８）
さらに、式（７）及び（８）から式（９）を導き出せる。
Ｘ_１ ^２＝４ｋ^２（１−ＣＯＳ２θ_１）（１−ＣＯＳΔΓ_１） …（９）

そこで、第１波長板２と第２波長板３の位相差変化が互いに相殺し合うには、
Ｘ_１≒Ｘ_２
である必要があり、式（６）と式（９）とから、
Ｘ_１ ^２＝Ｘ_２ ^２
２ｋ^２−２ｋ^２ＣＯＳΔΓ_２＝４ｋ^２（１−ＣＯＳ２θ_１）（１−ＣＯＳΔΓ_１）…（10）の関係が成立する。
式（１０）において、ｋを正規化してまとめると、
１−ＣＯＳΔΓ_２＝２（１−ＣＯＳ２θ_１）（１−ＣＯＳΔΓ_１）
２（１−ＣＯＳ２θ_１）＝（１−ＣＯＳΔΓ_２）／（１−ＣＯＳΔΓ_１）
１−ＣＯＳ２θ_１＝（１−ＣＯＳΔΓ_２）／｛２×（１−ＣＯＳΔΓ_１）｝
ＣＯＳ２θ_１＝１−（１−ＣＯＳΔΓ_２）／｛２×（１−ＣＯＳΔΓ_１）｝…（11）
ここで、第１波長板２と第２波長板３とは同じ波長分散の基板材料で構成されているので、
ｍ＝Γ_Ａ１／Γ_Ａ２
とすると、次式が得られる。
ΔΓ_１＝ｍ×ΔΓ_２ …（１２）
式（１２）を式（１１）に代入すると次式（１３）が導き出せる。
ＣＯＳ２θ_１＝１−（１−ＣＯＳΔΓ_２）／｛２×（１−ＣＯＳ（ｍ×ΔΓ_２））｝…（13）
式（１３）は、第２波長板３により生じる位相差変化ΔΓ_２により第１波長板２の面内方位角θ_１が決定されることを示している。

以上の式から第１波長板２と第２波長板３との具体的なパラメータを算出する。
前述で求めた（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）の値のうち式（ａ１）を採用する。
（Ｎ_Ａ，Ｎ_Ｂ）＝（２．０，２．０）・・・（ａ１）
波長λ_Ａの第１波長板２における位相差Γ_Ａ１は式（１）から
Γ_Ａ１＝３６０°＋３６０°×２×２．０＝３６０°＋３６０°×４＝１８００°
とし、波長λ_Ａの第２波長板３における位相差Γ_Ａ２は式（２）から
Γ_Ａ２＝１８０°＋３６０°×２．０＝９００°
とし、波長範囲を３９０〜４１０ｎｍにおいて１／２波長板として機能する場合についてパラメータを算出する。
波長λ_Ａの第１波長板２における位相差Γ_Ａ１が１８００°であり、波長λ_Ａの第２波長板３における位相差Γ_Ａ２が９００°であるため、
ｍ＝Γ_Ａ１／Γ_Ａ２＝１８００°／９００°＝２
となる。
また、積層波長板１の基板材料は切断角度９０°Ｚの水晶であり、波長λ_Ａの中心波長を６６０ｎｍとし、±２５ｎｍの範囲で見た場合、第２波長板３の位相差変化ΔΓ_２は中心波長に対して、±ΔΓ_２／２＝±４５°…（１４）
である。
従って、式（１３）にｍ＝２，ΔΓ_２＝９０°を代入すると、第１波長板２の面内方位角θ_１は、
ＣＯＳ２θ_１＝１−（１−ＣＯＳΔΓ_２）／｛２×（１−ＣＯＳ（ｍ×ΔΓ_２））｝
＝１−（１−ＣＯＳ９０°）／｛２×（１−ＣＯＳ（２×９０°））｝
＝１−１／｛２×（１−（−１））｝
＝１−１／４
＝３／４
θ_１＝１／２×ＣＯＳ^−１（３／４）
＝２０．７０°
≒２１°
と求まり、図１（ａ）において、面内方位角の正負を水平軸ｘに対して反時計回り方向を正とし、時計回り方向を負としているので、θ１は、約−２１°となる。
そして、第２波長板３の面内方位角θ_２は４５°である。
従って、λＡの波長範囲３９０〜４１０ｎｍにおいて、近似的に求められる設計条件は
下記の通りとなる。
ΓＡ１＝１８００°
ΓＡ２＝９００°
θ１＝−２１°
θ２＝４５°
これらの設計条件は近似を含んでいるので、更に詳細な計算を行って設計条件を最適化することが好ましい。詳細な計算はジョーンズベクトルやミューラ行列を用いて計算することができる。ここではミューラ行列を用いた計算を行った。

はじめに、計算手法を簡単に説明する。直線偏光が２枚の波長板を透過した後の偏光状態は、ミューラ行列を用いて表すことができる。

Ｅ＝Ｒ_２・Ｒ_１・Ｉ …（１５）

ここで、Ｉは入射光の偏光状態、Ｅは出射光の偏光状態を表すベクトルである。Ｒ₁は積層波長板１における第１の波長板２のミューラ行列、Ｒ_２は第２の波長板３のミューラ行列で、夫々次式で表される。

第１及び第２の波長板２、３の高次モード次数ｎ１、ｎ２を決め、夫々の位相差Γ_１，Γ_２、光学軸方位角度θ_１、θ_２を設定して、式（１６）、（１７）よりミューラ行列Ｒ_１，Ｒ_２を求める。そして、入射光の偏光状態Ｉを設定すると、式（１５）より出射光の偏光状態Ｅを算出することができる。
出射光の偏光状態Ｅは次式で表される。

Ｅの行列要素Ｓ_０１，Ｓ_１１，Ｓ_２１，Ｓ_３１はストークスパラメータと呼ばれ、偏光状態を表している。このストークスパラメータを用いて、波長板の位相差Γは次式のように表される。

このように、式（１９）を用いて位相差を算出することができる。

本実施形態では、近似的に求められた設計条件から実際の使用に合わせるため、前述の最適化プロセス（計算手法）を経て、最適化をする。最適化する状態を図６のグラフに示す。図６において、最適化する前を符号Ｐで表し、最適化した後を符号Ｑで表す。図６のグラフにおいて、横軸が波長（ｎｍ）であり、縦軸が変換効率である。
表２は位相差Γ_Ａ１、Γ_Ａ２と光学軸方位角度θ_１、θ_２との最適化前後での角度である。

最適化前は波長６６０ｎｍにおいて変換効率が１（１００％）である。しかし、実際の使用を考えた場合、例えば半導体レーザの温度ドリフトによるレーザ光の波長変動を考慮すれば、波長が変化した場合でも高い変換効率を維持できることが望ましい。そこで最適化を行って、高い変換効率を維持できる波長帯域の範囲を広げた。
また、図６に示す最適化後の特性Ｑは本実施形態に係る積層波長板１の有する光学特性の一例であって、これに限らず、例えば、図７及び図８に示すようにθ_１＝−２１°±１０°、θ_２＝４５°±１０°の範囲で面内方位角を調整して最適な特性を得ることができる。
図７のグラフにおいて、横軸が波長（ｎｍ）であり、縦軸が変換効率である。図７において、Ｑ１〜Ｑ５は、（θ_１，θ_２）の組合せを次の表３に示す値に設定したときの変換効率である。

図８のグラフにおいて、横軸が波長（ｎｍ）であり、縦軸が変換効率である。図８において、Ｑ６〜Ｑ１０は、（θ_１，θ_２）の組合せを次の表４に示す値に設定したときの変換効率である。

面内方位角θ_１、θ_２の組合せの選択については、使用する波長帯域の幅を優先する、例えば、波長λ_Ａ＝６６０±２０（ｎｍ）で変換効率０．８以上を満足するように面内方位角θ_１、θ_２を調整する、或いは変換効率を優先する、例えば、波長λ_Ａ＝６６０（ｎｍ）で変換効率１．０を満足するように面内方位角θ_１、θ_２を設定する等、要求される仕様や設計者の技術的思想に基づいて、適宜選択して最適化すれば良い。

次に、本実施形態の積層波長板１を用いた光ピックアップ装置の一例を図９に基づいて説明する。
本実施形態の光ピックアップ装置１０は、２波長対応の光ピックアップ装置であり、例えば、ＣＤ用とＤＶＤ用との互換性のある光ピックアップ装置である。なお、本実施形態の光ピックアップ装置をＤＶＤ用とＢｌｕ−ｒａｙ用との互換性のある光ピックアップ装置やＣＤ用とＢｌｕ−ｒａｙ用との互換性のある光ピックアップ装置に用いてもよい。
図９において、光ピックアップ装置１０は、ＣＤ用レーザ光源１１Ａと、ＤＶＤ用レーザ光源１１Ｂと、これらのレーザ光源１１Ａ，１１Ｂから照射されるレーザ光を記録媒体である光ディスクＤに集光する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２に集光されて光ディスクＤで反射された出射光を検出する検出器１３とを備えて構成されている。

この検出器１３と対物レンズ１２との間であってレーザ光源１１Ａ，１１Ｂと対物レンズ１２との光路中には、レーザ光源１１Ａ，１１Ｂから出射されるレーザ光の一部を対物レンズ１２に送るとともにレーザ光の残りの一部を透過するハーフミラー１４が配置されている。ハーフミラー１４で透過されたレーザ光はフロントモニタ１５でモニターされている。
このハーフミラー１４とレーザ光源１１Ａ，１１Ｂとの間には偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称す）１６が配置されている。このＰＢＳ１６とＣＤ用のレーザ光源１１Ａとの間にはＣＤ用のグレーティング１７Ａが配置され、ＰＢＳ１６とレーザ光源１１Ｂとの間にはＤＶＤ用のグレーティング１７Ｂが配置されている。ＰＢＳ１６とハーフミラー１４との間には本実施形態に係る積層波長板１が配置されている。グレーティング１７Ａ，１７Ｂは回折格子である。
ハーフミラー１４と対物レンズ１２との間にはコリメートレンズ１９と、立上ミラー２０とが配置されており、これらのコリメートレンズ１９と立上ミラー２０との間には１／４波長板１８が配置されている。

ここで、積層波長板１の光ピックアップ装置１０での機能について解説する。
ＰＢＳ１６の斜面１６ａには、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する光学特性を有する偏光分離膜が形成されている。レーザ光源１１Ａ（ＣＤ用），１１Ｂ（ＤＶＤ用）からは夫々Ｓ偏光のレーザ光、Ｐ偏光のレーザ光が出射されるので、レーザ光源１１Ｂ（ＤＶＤ用）から出射したＰ偏光のレーザ光はＰＢＳ１６の斜面を透過して光路を維持し、レーザ光源１１Ａ（ＣＤ用）から出射したＳ偏光のレーザ光はＰＢＳ１６の斜面で反射して、ＤＶＤ用レーザ光の光路と同軸となる。
ハーフミラー１４の反射面１４ａには、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する光学特性を有する光学薄膜が形成されている。ＰＢＳ１６を透過してきたＰ偏光のＤＶＤ用レーザ光は、積層波長板１に入射すると１８０°の位相差が生じることにより偏波面が９０°回転してＳ偏光のレーザ光に変換されてハーフミラー１４に至る。そして、Ｓ偏光となったレーザ光はハーフミラー１４の反射面１４ａで確実に反射するので光ディスクＤへと導かれることになる。なお、ＰＢＳ１６を反射したＣＤ用レーザ光はもともとＳ偏光であるので、偏波面を回転させる必要はなく、積層波長板１を透過したときに生じる位相差は２πとなりＳ偏光を維持した状態で積層波長板１から出射し、ハーフミラー１４の反射面で反射し光ディスクＤへと導かれる。

次に、図９の光ピックアップ装置１０とは異なる光ピックアップ装置の一例を図１０に基づいて説明する。
図１０の光ピックアップ装置１０は、図９の光ピックアップ装置１０と同様に、例えば、ＣＤ用とＤＶＤ用との互換性のある光ピックアップ装置である。
図１０（Ａ）において、光ピックアップ装置１０は、ＣＤ用レーザ光源とＤＶＤ用レーザ光源とが一体となったレーザ光源２１を備えており、このレーザ光源２１から照射されるレーザ光はハーフミラー１４に向けて照射される。

レーザ光源２１は、図１０（Ｂ）に拡大して示される通り、ＣＤ用レーザ光を照射する照射部２１ＡとＤＶＤ用レーザ光を照射する照射部２１Ｂとが並んで配置されており、これらの照射部２１Ａ，２１Ｂから夫々照射されるレーザ光は光路補正素子２２により同軸の光路に補正されてハーフミラー１４に向かって照射される。
光路補正素子２２は、水晶などの複屈折性を有する材料から構成されており、この複屈折性材料の有する光学軸に対して直交する偏波面を有する直線偏光は常光線と呼び、当該光学軸に対して水平となる偏波面を有する直線偏光を異常光線と呼ぶ。
照射部２１Ａ（ＣＤ用），２１Ｂ（ＤＶＤ用）から夫々照射されるレーザ光は互いに偏波面が同一方向のＳ偏光の直線偏光であり且つ光路補正素子の光学軸に対して共に異常光線となるのでこのままでは、光路補正素子２２で共に屈折してしまい同軸の光路とすることができない。そこで、光路補正素子２２とレーザ光源２１との間に本実施形態に係る積層波長板１ａを配置させ、一方のレーザ光の直線偏光の偏波面のみを９０°回転させ、光路補正素子２２に対して常光線となるようにした。
従って、照射部２１Ｂから出射したＤＶＤ用のＳ偏光のレーザ光は、光路補正素子２２に積層された積層波長板１ａで生じる位相差はπとなり偏波面は９０°回転しＰ偏光となって光路補正素子２２に入射する。当該Ｐ偏光のレーザ光は、光路補正素子２２の光学軸２２ａに対して常光線となるので、屈折することなく光路を維持した状態で光路補正素子２２を出射しハーフミラー１４に至る。
一方、照射部２１Ａから出射したＣＤ用のＳ偏光のレーザ光は、光路補正素子２２に積層された積層波長板１ａで生じる位相差は２πとなり偏波面は変動することなくＳ偏光を維持して積層波長板１ａを出射し光路補正素子２２に入射する。当該Ｓ偏光のレーザ光は光学軸２２ａに対して異常光線となるので光路補正素子２２で屈折し、ＤＶＤ用レーザ光の光路と同軸にされて光路補正素子２２から出射しハーフミラー１４に至る。
ここで、前述の通りハーフミラー１４の反射面１４ａには、Ｐ偏光を透過しＳ偏光を反射する光学特性を有する光学薄膜が形成されているので、このままではＰ偏光のＤＶＤ用レーザ光は反射面１４ａで反射することなく透過してしまう。そのため、光路補正素子２２とレーザ光源２１との間とは反対側にもう一つ本実施形態に係る積層波長板１ｂを配置させることにより、Ｐ偏光のＤＶＤ用レーザ光をＳ偏光のレーザ光に変換してハーフミラー１４へと導いている。なお、光路補正素子２２を出射したＣＤ用Ｓ偏光のレーザ光は積層波長板１ｂでは偏波面が回転せずＳ偏光を維持した状態で積層波長板１ｂを出射しハーフミラー１４に至る。なお、図１０では、積層波長板が２箇所配置されているので、積層波長板１ａと積層波長板１ｂとで区別して説明しているが、これらは積層波長板１と同じ構成である。

従って、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
λ_Ａ，λ_Ｂの２波長に対応し、かつ、入射側に配置された第１波長板２と出射側に配置された第２波長板３とを光軸が交差するように積層した積層波長板１を、波長λ_Ａの第１波長板２における位相差をΓ_Ａ１とし、波長λ_Ａの第２波長板３における位相差をΓ_Ａ２とし、波長λ_Ｂの第１波長板２における位相差をΓ_Ｂ１とし、波長λ_Ｂの第２波長板３における位相差をΓ_Ｂ２とし、第１波長板２の面内方位角θ_１をθ_１＝−２１°とし、第２波長板３の面内方位角θ_２をθ_２＝４５°とし、波長λ_Ａの常光線屈折率ｎｏ_Ａと異常光線屈折率ｎｅ_Ａとの差（ｎｅ_Ａ−ｎｏ_Ａ）をΔｎ_Ａとし、波長λ_Ｂの常光線屈折率ｎｏ_Ｂと異常光線屈折率ｎｅ_Ｂとの差（ｎｅ_Ｂ−ｎｏ_Ｂ）をΔｎ_Ｂとすると、
Γ_Ａ１＝３６０°＋３６０°×２Ｎ_Ａ ……（１）
Γ_Ａ２＝１８０°＋３６０°×Ｎ_Ａ ……（２）
Γ_Ｂ１＝３６０°×２Ｎ_Ｂ ……（３）
Γ_Ｂ２＝３６０°×Ｎ_Ｂ ……（４）
Ｎ_Ｂ＝（Δｎ_Ｂ／Δｎ_Ａ）×（λ_Ａ／λ_Ｂ）×（０．５＋Ｎ_Ａ） ……（５）
の条件で定まるようにした。そのため、入射する光の波長が実際に使用する波長が所定値の波長λ_Ａ，λ_Ｂより短くても、その短い分だけ位相差が相殺され、あるいは実際に使用する波長が所定値の波長λ_Ａ，λ_Ｂより長くても、その長い分だけ位相差が相殺されることになり、実際に出射する波長が所定値からずれることがなくなる。

従って、ＣＤやＤＶＤとの間で互換性のある光ピックアップ装置やＤＶＤとＢｌｕ−ｒａｙ等との間で互換性がある光ピックアップ装置に積層波長板１を使用すると、使用する波長が所定値（設定波長）に対してずれても出射する波長がずれることがないから、ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ等の記録再生装置での情報の読み取り・書き込み精度が向上する。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、入射側に配置された第１波長板２と出射側に配置された第２波長板３とを光軸が交差するように積層した積層波長板から積層波長板１を構成したが、本発明では、図１１に示される通り、第１波長板２と第２波長板３とを光軸が交差するように積層した積層波長板の両面あるいは一方の面に回折格子４を一体に構成するものでもよい。例えば、図１１（Ａ）には、第１波長板２と第２波長板３とを光軸が交差するように積層した積層波長板の両面に回折格子４がそれぞれ形成されている。図１１（Ｂ）には、第１波長板２と第２波長板３とを光軸が交差するように積層した積層波長板の第１波長板２側の片面に回折格子４が形成されている。
波長板への回折格子４の構造や形成方法は、例えば、特開2004-341471号公報、特開2001-281432号公報に記載されているものを用いることができる。
この構成により、回折格子と積層波長板とが一体化されるので、グレーティング（回折格子）を光路中に別途配置する必要がなくなり、部品点数の減少を図ることができる。

本発明では、積層波長板１の配置位置は前記実施形態のものに限定されない。
また、本発明の積層波長板１は光ピックアップ装置以外にもプロジェクタにも適用することができる。

本発明は、光ピックアップ装置、その他の装置に用いられる積層波長板に利用できる。

本発明の一実施形態にかかる積層波長板の概略構成を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図。 前記積層波長板を説明するためのポアンカレ球を示す斜視図。 前記積層波長板を説明するためのポアンカレ球を示す斜視図。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれポアンカレ球を示す平面図。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれポアンカレ球を示す平面図。 最適化をする前後での波長と変換効率との関係を示すグラフ。 最適化後の波長と変換効率との関係を示すグラフ。 最適化後の波長と変換効率との関係を示すグラフ。 本発明の一実施形態にかかる光ピックアップ装置を示す概略斜視図。 （Ａ）は図９とは異なる光ピックアップ装置を示す概略斜視図、（Ｂ）はレーザ光源の近傍を示す正面図。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明の変形例にかかる積層波長板の概略図。 従来例の課題を説明するための図であって、波長と位相差との関係を示すグラフ。 従来例の課題を説明するための図であって、（Ａ）は積層波長板の正面図、（Ｂ）は積層波長板の斜視図、（Ｃ）は積層波長板を説明するためのポアンカレ球を示す斜視図。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，５…積層波長板、２…第１波長板、３…第２波長板、１０…光ピックアップ装置、１１Ａ，１１Ｂ，２１…レーザ光源、１２…対物レンズ、１４…ハーフミラー

Claims (4)

1. 互いに帯域の異なる波長帯に含まれる波長λ _A の光と波長λ _B の光が入射する第１波長板と、前記第１波長板の出射側に配置されている第２波長板と、が各々の光学軸が互いに交差するように配置され、
   前記波長λ_A に対する前記第１波長板の位相差をΓ_A1とし、
   前記波長λ_A に対する前記第２波長板の位相差をΓ_A2としたとき、
   Γ_A1＝３６０°＋３６０°×２×Ｎ _A ……（１）
   Γ_A2＝１８０°＋３６０°×Ｎ_A ……（２）
   を満足し、
   前記波長λ_B に対する前記第１波長板の位相差をΓ_B1とし、
   前記波長λ_B に対する前記第２波長板の位相差をΓ_B2としたとき、
   Γ_B1＝３６０°×２×Ｎ _B ……（３）
   Γ_B2＝３６０°×Ｎ_B ……（４）
   を満足し、
   前記第１波長板の面内方位角θ ₁ 、前記第２波長板の面内方位角θ ₂ としたとき、
   θ ₁ ＝−２１°±１０°
   θ ₂ ＝４５°±１０°
   を満足し、
   前記波長λ_A に対する常光線屈折率と異常光線屈折率との複屈折率差をΔｎ_Aとし、
   前記波長λ_B に対する常光線屈折率と異常光線屈折率との複屈折率差をΔｎ_Bとすると、
   Ｎ_B＝（Δｎ_B／Δｎ_A）×（λ_A／λ_B）×（０．５＋Ｎ_A） ……（５）
   但し、Ｎ _A 及びＮ _B は、小数第１位が４以下ならば切り捨て、５以上ならば切り上げてなる正の整数
   を満足することを特徴とする波長板。
2. 請求項１において、
   （Ｎ_A，Ｎ_B）の組合せが以下の何れかであることを特徴とする波長板。
   （Ｎ_A，Ｎ_B）＝（２．０，２．０）・・・（ａ１）
   （Ｎ_A，Ｎ_B）＝（３．０，３．０）・・・（ａ２）
   （Ｎ_A，Ｎ_B）＝（８．０，７．０）・・・（ａ３）
   （Ｎ_A，Ｎ_B）＝（９．０，８．０）・・・（ａ４）
3. 請求項１又は２において、
   前記波長λ_A及び前記波長λ_Bのうち何れか一方が３９０〜４１０ｎｍの波長帯に含まれることを特徴とする波長板。
4. 光源と、
   前記光源から出射された光を記録媒体に集光する対物レンズと、
   前記記録媒体で反射された光を検出する検出器と、
   を備え、
   前記光源と前記対物レンズとの間の光路中に請求項１乃至３の何れか一項に記載の波長板が配置されていることを特徴とする光ピックアップ装置。

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