JPH10104427A

JPH10104427A - 波長板およびそれを備えた光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH10104427A
Application number: JP8262907A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Hayashi; 賢一林; Kazuo Higashiura; 一雄東浦; Tamotsu Nose; 保能勢
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】光検出器による戻り光の受光量の変動を抑制
するとともに、受光量を所定のレベルに維持することに
よりジッター特性に優れた光ピックアップ装置を実現す
るための波長板を提案すること。【解決手段】波長板１においては、基板２の光通過面
２０１に２種類の位相差領域ＡおよびＢが所定のパター
ンに形成されている。このパターンは、光が波長板１を
往復したときに、同じ位相差領域を通過する光と異なる
位相差領域を通過する光の光量が等しくなるように形成
されている。したがって、波長板１を光ピックアップ装
置に用いた場合には、位相差領域ＡおよびＢの位相差を
制御することによって光検出器による戻り光の受光量の
レベルおよび受光量の変動する範囲を設定することがで
きる。このため、光記録媒体の複屈折性に影響を受けな
いジッター特性に優れた光ピックアップ装置に適した波
長板１を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体の再生
・記録あるいはそれら一方の動作を行うための光ピック
アップ装置において、光源からの出射光と光記録媒体か
らの戻り光を分離するために用いる１／４波長板などの
波長板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンパクトディスク（ＣＤ）等の光記録
媒体の再生を行うための光ピックアップ装置としては、
レーザ光源から光検出器に至る光路上に偏光ビームスプ
リッタ（ＰＢＳ）および１／４波長板が配置された偏光
系の光ピックアップ装置が知られている。このような光
ピックアップ装置は、レーザ光源からの出射光がＰＢＳ
および１／４波長板を通過したのち、光記録媒体の記録
面上に光スポットとして照射され、この記録面からの戻
り光が再び１／４波長板およびＰＢＳを通過するように
構成されている。記録面からの戻り光は、１／４波長板
を通るとレーザ光源からの出射光の偏光方位と９０度異
なる偏光方位のレーザ光に変えられ、レーザ光源の方向
とは異なる方向に設けられた光検出器に導かれるように
なっている。このような偏光系の光ピックアップ装置
は、光の利用効率の面で優れており、光記録媒体へ情報
を記録するための光ピックアップ装置に多く用いられて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、光記録媒体の
反射面も複屈折性を備えている。このため、光記録媒体
からの戻り光には、１／４波長板による位相差だけでは
なく、光記録媒体の複屈折性による位相差も生じる。よ
って、１／４波長板を通った戻り光は直線偏光とならず
楕円偏光となり、レーザ光源からの出射光の偏光方位に
対して垂直な直線偏光成分のみとはならず、平行な直線
偏光成分が含まれてしまう。光記録媒体による複屈折量
が無視できない場合には、以下に説明するような不具合
が生ずる。

【０００４】図６（Ａ）には１／４波長板を用いた場合
の光記録媒体の複屈折性により生じる位相差と光検出器
による戻り光の受光量との関係を示してある。なお、縦
軸は光検出器による戻り光の受光量Ｐｒと、レーザ光源
からの出射光の光量Ｐｏの比率Ｐｒ／Ｐｏで示してあ
る。この図に示すように、１／４波長板を用いた光ピッ
クアップ装置では、光記録媒体の複屈折性による位相差
が戻り光に含まれていると、その位相差に応じて光検出
器による戻り光の受光量Ｐｒが低下してしまう。特に、
光記録媒体の複屈折性によって生じる位相差がπラジア
ンのときには光検出器に導かれる戻り光がゼロになり、
光記録媒体からの情報信号が得られなくなってしまう。

【０００５】また、光記録媒体がもつ複屈折性は場所に
よって異なるので、光記録媒体の回転にともなって、戻
り光に与えられる位相差が変化する。このため、光記録
媒体の複屈折性によって生じる位相差が０〜πラジアン
の範囲でばらついたとすれば、光検出器による戻り光の
受光量Ｐｒが０〜１の範囲で変動する。この戻り光の受
光量Ｐｒの変動は、光検出器からの出力信号の変動（ジ
ッター）特性を悪化させてしまう。

【０００６】ここで、光記録媒体の複屈折性によって生
じる位相差が０〜πラジアンの範囲内であれば、１／４
波長板の代わりに１／８波長板を使用することで、図６
（Ｂ）に示すように、光検出器に導かれる戻り光がゼロ
になるのを防ぐことができる。さらに、光検出器による
戻り光の受光量Ｐｒの変動をほぼ０．５〜１の範囲に収
めることができる。しかし、受光量Ｐｒの変動幅が大き
く、光検出器に導かれる戻り光がゼロになる可能性は残
されたままである。

【０００７】本発明の課題は、光検出器による戻り光の
受光量を一定のレベルに維持でき、受光量がゼロになる
可能性をなくし、さらに、受光量の変動を抑制すると共
に、受光量を一定のレベルに維持することによりジッタ
ー特性に優れた光ピックアップ装置を実現するための波
長板を提案することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、基板と、この基板の光通過面に形成さ
れ、当該光通過面を通過する光に対して異なる位相差を
与える２種類以上の位相差領域とを備えた波長板におい
て次の構成を採用するようにしている。すなわち、第１
の構成として、これらの位相差領域の大きさは、同一種
類の位相差領域を通って往復する通過光の光量と、異な
る種類の位相差領域を通って往復する通過光の光量とが
ほぼ等しくなるように形成された構成を採用している。

【０００９】本発明の波長板では、光が位相差領域を通
過すると所定の位相差を受け、この時に受ける位相差が
通過する位相差領域毎に異なるので、波長板を通過した
光には数種類の異なった位相差が生じている光が含まれ
ることになる。このため、光源からの出射光の偏光方位
に対して垂直な偏光方位の光だけを所定の方向に透過ま
たは反射させる偏光系の光ピックアップ装置において、
光記録媒体からの戻り光に光記録媒体の複屈折性による
位相差が含まれていたとしても、本発明の波長板を通過
した戻り光には出射光の偏光方位に対して垂直な偏光方
位の成分をもった光が常に存在する。したがって、光検
出器が読み取る戻り光の光量がゼロになることがないの
で、光記録媒体からの情報信号を確実に得ることができ
る。

【００１０】また、本発明の波長板では、各位相差領域
の位相差を制御することによって光検出器による戻り光
の受光量を一定レベル以上にすることができ、さらに、
受光量の変動も少なくすることができる。したがって、
ジッター特性に優れた光ピックアップ装置に適した波長
板を提供できる。

【００１１】第１および第２の位相差領域を備えた波長
板とした場合には、第１の位相差領域による位相差と第
２の位相差領域による位相差との差異がπの倍数となる
ように設定することが望ましい。このように設定すれ
ば、戻り光に光記録媒体の複屈折性による位相差が生じ
ていても、光検出器による戻り光の受光量を一定のレベ
ルに維持することができる。このため、本発明の波長板
を用いることにより、光記録媒体の複屈折性に影響され
ない偏光系の光ピックアップ装置を実現できる。

【００１２】また、本発明の波長板の第２の構成とし
て、各々の位相差領域の大きさが、同一種類の位相差領
域を通って往復する通過光の光量が異なる位相差領域を
通って往復する通過光の光量の２倍となるように形成さ
れた構成を採用できる。このような構成において、第１
および第２の位相差領域を備えた波長板とした場合に
は、第１の位相差領域による位相差と第２の位相差領域
による位相差との差異が２π／３の倍数となるように設
定することが好ましい。

【００１３】本発明の波長板の各々の位相差領域は、結
晶光軸の方向は揃っているが膜厚の異なる複屈折膜から
形成することができる。また、各々の位相差領域は、複
屈折膜、誘電体膜、および空気層のうちの少なくともい
ずれか１つで形成することができる。さらに、位相差領
域に反射防止膜を形成しておけば、光の反射を防ぐこと
ができるので、光の利用効率に優れた波長板を提供でき
る。

【００１４】本発明の波長板の基板としては、長方形の
ものを使用して、この基板の各辺の方向が前記第１の位
相差領域あるいは前記第２の位相差領域の結晶光軸の方
向に対して所定の角度となるように設定することが好ま
しい。このようにすれば、波長板を光ピックアップに実
装する際に、各辺が結晶光軸の方向に対する目印とな
る。このため、波長板を光ピックアップに実装し易い。

【００１５】本発明の波長板を用いた光ピックアップ装
置としては、波長板を通る光を出射する光源と、前記波
長板を通った光を光記録媒体上に光スポットとして集光
させる対物レンズと、前記記録媒体からの戻り光を光検
出器に導くビームスプリッターとを有している。このよ
うな光ピックアップ装置において、光記録媒体の結晶光
軸の方向が既知の場合には、本発明の波長板の結晶光軸
の方向を光記録媒体の結晶光軸の方向に合わせることが
望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。

【００１７】［実施の形態１］図１（Ａ）は本発明を適
用した波長板の斜視図である。この図に示すように、本
例の波長板１は、長方形の基板２と、この基板２の表面
（光通過面）２０１に形成された２種類の位相差領域Ａ
およびＢを備えている。基板２の各辺の方向は、位相差
領域Ａ或いは位相差領域Ｂの結晶光軸の方向に対して所
定の角度となるように設定されている。基板２は、たと
えば、ガラス基板、シリコン基板、プラスチック基板等
から形成されており、波長板１に入射する光の波長に対
して透明なものとされている。また、基板２は、平坦と
された表面２０１および裏面２０２を備えており、これ
らの面２０１および２０２が光源からの出射光や光記録
媒体からの戻り光が通過する光通過面２０１および２０
２となっている。図１（Ａ）において、破線で示す円形
の領域Ｒはレーザ光が照射される領域である。なお、以
下の本明細書の記載および図面においては、波長板のう
ち光が照射される円形領域Ｒのみを取り出して説明およ
び図示するものとする。

【００１８】図１（Ｂ）に示すように、基板２の光通過
面２０１のうちレーザ光が照射される円形領域Ｒには、
２種類の位相差領域ＡおよびＢが同じ面積（大きさ）で
所定のパターンに形成されている。本例の波長板１で
は、光通過面２０１の中心Ｏに対して１３５度の範囲に
位相差領域Ａが形成され、この位相差領域Ａから図面に
向かって時計回りに、４５度の範囲に位相差領域Ｂ、４
５度の範囲に位相差領域Ａ、および１３５度の範囲に位
相差領域Ｂがこの順序で形成されている。

【００１９】位相差領域Ａは所定の膜厚の複屈折膜３か
ら形成されている。複屈折膜３は、たとえば、基板２の
光通過面２０１に対して、その法線方向に対して所定の
角度をなす方向から五酸化タンタル、酸化タングステ
ン、三酸化ビスマス、酸化チタン等の無機物を蒸着した
ものである。また、この複屈折膜３は、膜厚を調整する
ことで１／４波長板や１／８波長板等の光学作用を有す
るように形成することができる。このため、位相差領域
Ａを通過した光は、所定の波長Ａ’分だけの位相差を受
けるようになっている。

【００２０】位相差領域Ｂも所定の膜厚の複屈折膜４か
ら形成されており、位相差領域Ａと同様な無機物を蒸着
したものである。このため、複屈折膜４の膜厚を調整す
ることによって位相差領域Ｂを通過した光も所定の波長
Ｂ’分だけの位相差を受けるようになっている。

【００２１】なお、位相差領域ＡおよびＢの複屈折膜３
および４は同じ無機物から形成しなくても良く、水晶や
高分子フィルム等の複屈折性を備えた材料から形成する
こともできる。また、位相差領域ＡおよびＢの両方に複
屈折性をもたせる代わりに、一方の位相差領域を空気層
や光に対して透明な材料から形成することも可能であ
る。さらに、位相差領域ＡおよびＢの一方を誘電体膜か
ら形成してもよい。さらにまた、光の反射を防止して光
の利用効率を高めるために位相差領域ＡおよびＢに反射
防止膜を形成してもよい。

【００２２】複屈折膜３および４の製造方法としては、
蒸着の代わりにスパッタ法を用いることもできる。蒸着
やスパッタ法によって複屈折膜３および４を作製する場
合には、金属マスクを用いることで位相差領域Ａおよび
Ｂを所定のパターンに形成しやすくなる。また、高分子
フィルムを１方向に伸ばすことで複屈折膜３および４を
作製し、この後、この伸ばした高分子フィルムを基板に
対して張りつけるように製造してもよい。さらに、結晶
成長により複屈折性を有する水晶やニオブ酸リチウム
（LiNbO3）等を所定の形状にカットして、このカットし
た水晶等を基板に対して張りつけるようにすることも可
能である。

【００２３】図２に示すように、インコヒーレント光Ｌ
が波長板１に入射すると、位相差領域Ａを通過してＡ’
波長分の位相差を受けた光Ｌａと、位相差領域Ｂを通過
してＢ’波長分の位相差を受けた光Ｌｂとを備えたイン
コヒーレント光Ｌが波長板１から出射される。その後、
インコヒーレント光Ｌが光記録媒体などで反射されて再
び波長板１に入射する際には、図３に示すように、波長
板１から出射された光ＬａおよびＬｂと点対称になった
位置から光ＬａおよびＬｂが入射する。

【００２４】この結果、インコヒーレント光Ｌが再び波
長板１を通過すると、位相差領域Ａを２回通過して２
Ａ’波長分の位相差を受けた光Ｌａａ、位相差領域Ａを
通過したのち位相差領域Ｂを通過して（Ａ’＋Ｂ’）波
長分の位相差を受けた光Ｌａｂ、位相差領域Ｂを通過し
たのち位相差領域Ａを通過して（Ａ’＋Ｂ’）波長分の
位相差を受けた光Ｌｂａ、および位相差領域Ｂを２回通
過して２Ｂ’波長分の位相差を受けた光Ｌｂｂが存在す
ることになる。さらに、これら４通りの光Ｌａａ、Ｌａ
ｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂはインコヒーレント光Ｌ中に
占める割合が等しいので、それぞれの光量がすべて等し
くなっている。なお、コヒーレント光の場合には、波長
板１から出射された光が１点に集光して、その点を光源
として放射されるものとみなすことができるので、コヒ
ーレント光が波長板１を往復する場合にも、４通りの光
Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂが存在し、これ
らの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂの光量も
すべて等しくなる。

【００２５】なお、波長板１の光通過面２０１のうち光
が照射される部分に形成する位相差領域ＡおよびＢのパ
ターンとしては、上記のパターンに限らずインコヒーレ
ント光が波長板を往復しても、４通りの光Ｌａａ、Ｌａ
ｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂの光量がすべて等しくなるよ
うなパターンを採用すればよい。たとえば、図４（Ａ）
〜（Ｄ）に示すようなパターンを採用することができ
る。図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すパターンは、いずれのパ
ターンも位相差領域ＡおよびＢに照射される光の光量が
等しく、さらに、４通りの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、
およびＬｂｂの光量が等しくなる。また、コヒーレント
光のみを扱う場合には、図４（Ｅ）に示すような概ね等
しい面積を持つ同心円で径の周期がレンズ効果が生じな
いようになっているパターンでもよい。さらに、２種類
の位相差領域ＡおよびＢを形成する代わりに、３種類以
上の位相差領域を形成することも可能である。この場合
には、これらの位相差領域の大きさを、同一種類の位相
差領域を通って往復する通過光の光量と、異なる位相差
領域を通って往復する通過光の光量がほぼ等しくなるよ
う形成すればよい。

【００２６】このように構成した波長板１は、光記録媒
体に対する偏光系の光ピックアップ装置において、それ
を構成する光学部品の１つとして用いることができる。
図５に基づき、本発明を適用した波長板１を用いた偏光
系の光ピックアップ装置について説明する。図５に光ピ
ックアップ装置２０の概略構成を示すように、光ピック
アップ装置２０の光学系は、レーザ光源であるレーザダ
イオード（ＬＤ）２１から出射されたレーザ光Ｌｏを光
記録媒体２５に集光させるための往路と、光記録媒体２
５からの戻り光Ｌｒを光検出器２９に導くための復路と
を備えている。往路には、ＬＤ２１から光記録媒体２５
に向かってグレーディングレンズ２２、偏光ビームスプ
リッター（ＰＢＳ）２３、波長板１、および対物レンズ
２４がこの順序に配置されている。グレーディングレン
ズ２２はＬＤ２１からのレーザ光Ｌｏを５つのレーザ光
に分割するように構成されている。

【００２７】光ピックアップ装置２０において、ＬＤ２
１から出射されたレーザ光Ｌｏはグレーディングレンズ
２２によって５つのレーザ光に分割される。この５つの
分割光は、ＰＢＳ２３によってほぼ９０度進行方向を変
えられ、波長板１に導かれる。

【００２８】波長板１は、位相差領域ＡおよびＢを構成
する複屈折膜３および４の結晶光軸の方向と光記録媒体
２５の結晶光軸の方向が合わされている。前述したよう
に、波長板１は、基板２の各辺の方向と位相差領域Ａ或
いは位相差領域Ｂの結晶光軸の方向とが所定の角度に設
定されている。したがって、基板２の各辺を目印として
波長板１を配置することにより、位相差領域ＡおよびＢ
を構成する複屈折膜３および４の結晶光軸の方向と光記
録媒体２５の結晶光軸の方向を容易に合わせることがで
きる。

【００２９】また、波長板１は、位相差領域Ａが３／８
波長板、位相差領域Ｂが１／８波長板としての光学作用
を有するように、それぞれの複屈折膜３および４の膜厚
が決定されている。膜厚は、例えば１／８波長板の膜厚
ｄ１は、 λ／８＝ｄ１（ｎ_e−ｎ_o）但し、ｎ_e：異常光に対する屈折率ｎ_o：常光に対する屈折率 λ ：レーザ光Ｌｏの波長であり、３／８波長板の膜厚ｄ３は、３λ／８＝ｄ３（ｎ_e−ｎ_o）となる。また、位相差領域ＡおよびＢの複屈折膜３およ
び４の膜厚については、位相差領域Ａと位相差領域Ｂと
による位相差を満たせば、位相差領域ＡおよびＢを構成
する複屈折膜３および４の材料を異ならせて、位相差領
域ＡおよびＢのそれぞれの膜厚を同じにすることも可能
である。複屈折膜３および４の材料の選択については、
波面収差が少なくなるような材料を選ぶことが好まし
い。

【００３０】波長板１を通過した分割光には、前述した
ように位相差領域Ａを通過して３／８波長分の位相差を
受けた光Ｌａと、位相差領域Ｂを通過して１／８波長分
の位相差を受けた光Ｌｂが生じる。これらの光Ｌａおよ
びＬｂを含んだ分割光は対物レンズ２４を介して光記録
媒体２５の記録面２５１にそれぞれ光スポットとしてそ
れぞれ集光される。集光された分割光は、記録面２５１
に記録されたデータに基づいて強度変調を受けながら反
射されてそれぞれ戻り光Ｌｒとして復路に導かれる。

【００３１】復路には、光記録媒体２５から光検出器２
９に向かって対物レンズ２４、波長板１、ＰＢＳ２３が
この順序で配置されている。光記録媒体２５からの戻り
光Ｌｒは対物レンズ２５を介して波長板１に導かれる。
戻り光Ｌｒが波長板１を通過すると、前述したように、
位相差領域ＡおよびＢによって、３／４波長分の位相差
を受けた光Ｌａａ、１／２波長分の位相差を受けた光Ｌ
ａｂ、同じく１／２波長分の位相差を受けた光Ｌｂａ、
および１／４波長分の位相差を受けた光Ｌｂｂが生じ
る。これらの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂ
の光量はすべて等しい。これら４通りの光Ｌａａ、Ｌａ
ｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂを含んだ戻り光ＬｒはＰＢＳ
２３に導かれ、ＬＤ２１からの出射光Ｌｏの偏光方位と
垂直な偏光方向成分のみがＰＢＳ２３を透過して光検出
器２９に導かれる。光検出器２９は、５個の受光素子を
備えており、これらの受光素子に戻り光Ｌｒがそれぞれ
集光する。これらの５個の受光素子で受光した光スポッ
トに基づきフォーカシングエラー信号（ＦＥ信号）、ト
ラッキングエラー信号（ＴＥ信号）、およびピット信号
（ＲＦ信号）を検出できるようになっている。

【００３２】このように３／８波長板および１／８波長
板としての光学作用を有する位相差領域ＡおよびＢが形
成された波長板１を備えた光ピックアップ装置２０にお
いては、戻り光Ｌｒに光記録媒体２５の複屈折性による
位相差が含まれていても、位相差が異なり光量の等しい
４種類の光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂがＰ
ＢＳ２３に入射する。このため、ＰＢＳ２３によってＬ
Ｄ２１からのレーザ光Ｌｏの偏光方位に対して垂直な偏
光方位の光だけを光検出器２９に導く場合でも、光検出
器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒは、式（１）に基
づき得られる図６（Ｃ）のように、ほぼ一定のレベルに
なる。したがって、光記録媒体２５からの情報信号が得
られなくなるといった不具合を解消できる。さらに、図
６（Ａ）、（Ｂ）に示すような１／４波長板または１／
８波長板を光ピックアップ装置に採用した場合に比べ
て、光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒの変動
する範囲が狭くなる。したがって、波長板１を用いるこ
とにより、ジッター特性に優れた光ピックアップ装置２
０を実現できる。

【００３３】なお、式（１）は、ＬＤ２１からのレーザ
光Ｌｏの光量Ｐｏと光記録媒体２５からの戻り光Ｌｒに
おけるレーザ光Ｌｏに対する垂直方向成分の光量Ｐｒの
比（Ｐｒ／Ｐｏ）を求める計算式である。式（１）にお
いて、ａは光記録媒体２５がもつ複屈折性による位相
差、ｄｅｌｔａ１は位相差領域Ａを通過したときに受け
る位相差Ａ’、ｄｅｌｔａ２は位相差領域Ｂを通過した
ときに受ける位相差Ｂ’である。上記光ピックアップ装
置２０に配置された波長板１では、ｄｅｌｔａ１が３λ
／８、ｄｅｌｔａ２がλ／８に相当する。

【００３４】

【数１】

【００３５】波長板１において、３／８波長板および１
／８波長板としての光学作用を有するように位相差領域
ＡおよびＢを形成する代わりに、位相差領域Ｂを空気層
として位相差が生じないようにし、さらに、位相差領域
Ａを１／４波長板としての光学作用を有するような膜厚
の複屈折膜３を形成してもよい。この場合には、式
（１）に基づき得られる図６（Ｄ）のように、光記録媒
体２５の複屈折性による生じる位相差が０〜πラジアン
の範囲にある時には、ＬＤ２１からのレーザ光Ｌｏの半
分以上の光量が光検出器２９に導かれる。しかも、この
場合の光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒの変
動は約０．５〜０．７５の範囲に収まる。また、光記録
媒体２５の複屈折性により生ずる位相差の変動幅が拡大
しても、光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒが
ゼロになることはない。このため、光の利用効率および
ジッター特性がいっそう優れた光ピックアップ装置２０
を実現できる。なお、位相差領域Ｂを空気層とするため
波長板１の製造も容易になるという利点もある。

【００３６】また、位相差領域Ａを通過することによっ
て受ける位相差Ａ’（ｄｅｌｔａ１）と、位相差領域Ｂ
を通過することによって受ける位相差Ｂ’（ｄｅｌｔａ
２）との差がπの倍数となるような膜厚の複屈折膜３お
よび４を形成してもよい。この場合には、式（１）に基
づき得られる図６（Ｅ）のように、光記録媒体２５の複
屈折性による位相差に影響されず、常にＬＤ２１からの
レーザ光Ｌｏのほぼ半分の光量Ｐｏが光検出器２９に導
かれる。したがって、光記録媒２５の複屈折性による位
相差に影響されない光ピックアップ装置２０を実現でき
る。

【００３７】このように波長板１を備えた光ピックアッ
プ装置２０においては、波長板１の位相差領域Ａおよび
Ｂを構成する複屈折膜３および４の膜厚を制御すること
により、光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒ
や、受光量Ｐｒの変動する範囲を設定して光記録媒体２
５の複屈折性による影響が少ない光ピックアップ装置２
０を実現できる。たとえば、光記録媒体２５による位相
差が大きい場合には、光検出器２９による戻り光Ｌｒの
受光量Ｐｒのレベルを低くして、受光量Ｐｒの変動が少
なくなるように設計することができる。また、光記録媒
体２５の位相差が小さい場合には、光検出器２９による
戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒを高レベルに設計できる。

【００３８】また、波長板１を備えた偏光系の光ピック
アップ装置２０は、ＬＤ２１からのレーザ光Ｌｏを光記
録媒体２５の記録面２５１にほぼ１００パーセントのエ
ネルギー効率で集光できる能力を維持しながら、検出器
２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒを高レベルに設計で
きる。このため、光記録媒体２５への記録用の光ピック
アップ装置に最適な構成である。

【００３９】［実施の形態２］実施の形態２の波長板
は、（光Ｌａａの光量）＝（光Ｌｂｂの光量）＝｛（光
Ｌａｂの光量）＋（光Ｌｂａの光量）｝となるように位
相差領域ＡおよびＢが所定のパターン、かつ、大きさに
形成されている。なお、本例の波長板１ａにおいて、実
施の形態１の波長板１と共通する機能を有する部分につ
いては同じ符号を付して説明を省略する。また、実施の
形態２においても、波長板１ａのうち光が照射される部
分を取り出して説明する。図７に示すように、本例の波
長板１ａでは、光通過面２０１の中心Ｏに対して１２０
度の範囲に位相差領域Ａが形成され、この位相差領域Ａ
から図面に向かって時計回りに、６０度の範囲に位相差
領域Ｂ、６０度の範囲に位相差領域Ａ、および１２０度
の範囲に位相差領域Ｂがこの順序で形成されている。

【００４０】図８に示すように、インコヒーレント光Ｌ
が波長板１ａに入射すると、位相差領域Ａを通過して
Ａ’波長分の位相差を受けた光Ｌａと、位相差領域Ｂを
通過してＢ’波長分の位相差を受けた光Ｌｂとを備えた
インコヒーレント光Ｌが波長板１ａから出射される。そ
の後、インコヒーレント光Ｌが光記録媒体などで反射さ
れて再び波長板１ａに入射する際には、図９に示すよう
に、波長板１ａから出射された光ＬａおよびＬｂと点対
象になった位置から光ＬａおよびＬｂが入射する。

【００４１】この結果、インコヒーレント光Ｌが再び波
長板１を通過すると、位相差領域Ａを２回通過して２
Ａ’波長分の位相差を受けた光Ｌａａ、位相差領域Ａを
通過したのち位相差領域Ｂを通過して（Ａ’＋Ｂ’）波
長分の位相差を受けた光Ｌａｂ、位相差領域Ｂを通過し
たのち位相差領域Ａを通過して（Ａ’＋Ｂ’）波長分の
位相差を受けた光Ｌｂａ、および位相差領域Ｂを２回通
過して２Ｂ’波長分の位相差を受けた光Ｌｂｂが存在す
ることになる。これら４通りの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂ
ａ、およびＬｂｂの光量の関係は、それぞれの光Ｌａ
ａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂがインコヒーレント
光Ｌに占める割合により（光Ｌａａの光量）＝（光Ｌｂ
ｂの光量）＝｛（光Ｌａｂの光量）＋（光Ｌｂａの光
量）｝となる。

【００４２】また、波長板１ａの光通過面２０１のうち
光が照射される部分に形成する位相差領域ＡおよびＢの
パターンとしては、インコヒーレント光が波長板を往復
しても、４通りの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬ
ｂｂの光量の関係が（光Ｌａａの光量）＝（光Ｌｂｂの
光量）＝｛（光Ｌａｂの光量）＋（光Ｌｂａの光量）｝
を満たすようなパターンとすればよい。たとえば、図１
０（Ａ）〜（Ｄ）に示すようなパターンを採用すれば、
４通りの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂが存
在し、かつ、これらの光の光量の関係が（光Ｌａａの光
量）＝（光Ｌｂｂの光量）＝｛（光Ｌａｂの光量）＋
（光Ｌｂａの光量）｝となる。また、波長板１ａにおい
ても、２種類の位相差領域ＡおよびＢを形成する代わり
に、３種類以上の位相差領域を形成することも可能であ
る。この場合には、同一種類の位相差領域を通って往復
する通過光の光量が異なる位相差領域を通って往復する
通過光の光量の２倍となるような大きさの位相差領域を
形成すればよい。

【００４３】このように構成した波長板１ａも、実施の
形態１の波長板１と同様に光記録媒体２５に対する光ピ
ックアップ装置２０において、それを構成する光学部品
の一つとして用いることができる。

【００４４】光ピックアップ装置２０に使用した波長板
１ａにおいては、位相差領域ＡおよびＢを構成する複屈
折膜３および４の結晶光軸の方向と光記録媒体２５の結
晶光軸の方向が一致させてある。なお、波長板１ａにお
いても、基板２の各辺を目印として配置することにより
位相差領域ＡおよびＢを構成する複屈折膜３および４の
結晶光軸の方向と光記録媒体２５の結晶光軸の方向を容
易に合わせることができる。さらに、位相差領域Ａが１
／４波長板、位相差領域Ｂが１／８波長板としての光学
作用を有するように、それぞれの複屈折膜３および４の
膜厚を決定し形成してある。

【００４５】このような波長板１ａを備えた偏光系の光
ピックアップ装置２０では、波長板１ａを通過した分割
光には、位相差領域Ａを通過して１／４波長分の位相差
を受けた光Ｌａと、位相差領域Ｂを通過して１／８波長
分の位相差を受けた光Ｌｂが生じ、この分割光は対物レ
ンズ２４を介して光記録媒体２５の記録面２５１に光ス
ポットとして集光される。

【００４６】光記録媒体２５の記録面２５１からの戻り
光Ｌｒが波長板１ａを通過すると、前述したように、位
相差領域ＡおよびＢによって、１／２波長分の位相差を
受けた光Ｌａａ、３／８波長分の位相差を受けた光Ｌａ
ｂ、同じく３／８波長分の位相差を受けた光Ｌｂａ、お
よび１／４波長分の位相差を受けた光Ｌｂｂが生じる。
これらの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂの光
量の関係は、（光Ｌａａの光量）＝（光Ｌｂｂの光量）
＝｛（光Ｌａｂの光量）＋（光Ｌｂａの光量）｝にな
る。

【００４７】このため、光記録媒体２５の複屈折性によ
る位相差が戻り光Ｌｒに与えられても、位相差が異な
り、（光Ｌａａの光量）＝（光Ｌｂｂの光量）＝｛（光
Ｌａｂの光量）＋（光Ｌｂａの光量）｝の関係を満たし
た４通りの光Ｌａａ、Ｌａｂ、Ｌｂａ、およびＬｂｂが
ＰＢＳ２３に入射することになる。したがって、ＰＢＳ
２３によってＬＤ２１からのレーザ光Ｌｏの偏光方位に
対して垂直な偏光方位の光だけを光検出器２９に導く場
合でも、光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒ
は、式（２）に基づき得られる図１１（Ａ）のように、
ほぼ一定のレベルになる。特に、光記録媒体２５の複屈
折性による位相差が０〜π／２ラジアンである場合に
は、ほぼ０．７９〜０．９０という非常に多い光量の戻
り光Ｌｒが光検出器２９に導かれる。さらに、図６
（Ａ）、（Ｂ）のように１／４波長板または１／８波長
板を用いた光ピックアップ装置２０に比べて、光検出器
２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒの変動が少なくな
る。したがって、波長板１ａを用いることによってもジ
ッター特性に優れた光ピックアップ装置２０を実現でき
る。

【００４８】なお、式（２）は、波長板１ａを用いた光
ピックアップ装置２０においてＬＤ２１からのレーザ光
Ｌｏの光量Ｐｏと、光記録媒体２５からの戻り光Ｌｒに
おけるレーザ光Ｌｏに対する垂直方向成分の光量Ｐｒの
比（Ｐｒ／Ｐｏ）を求める計算式である。式（２）にお
いて、ａは光記録媒体２５がもつ複屈折性による位相
差、ｄｅｌｔａ１は位相差領域Ａを通過したときに受け
る位相差Ａ’、ｄｅｌｔａ２は位相差領域Ｂを通過した
ときに受ける位相差Ｂ’である。光ピックアップ装置２
０に配置された波長板１ａでは、ｄｅｌｔａ１がλ／
４、ｄｅｌｔａ２がλ／８に相当する。

【００４９】

【数２】

【００５０】また、波長板１ａにおいても、光記録媒体
２５の複屈折性による位相差に応じて位相差領域Ａおよ
びＢを構成する複屈折膜３および４の膜厚を制御するこ
とにより、光ピックアップ装置２０の光検出器２９によ
る戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒや、さらに、受光量Ｐｒが変
動する範囲を設定できる。たとえば、光記録媒体２５の
複屈折性による位相差が０〜πラジアンの範囲でばらつ
く場合には、位相差領域Ｂを空気層として位相差が生じ
ないようにし、さらに、位相差領域Ａを１／４波長板と
しての光学作用を有するような膜厚の複屈折膜３を形成
すればよい。この結果、式（２）に基づき得られる図１
１（Ｂ）のように、ＬＤ２１からのレーザ光Ｌｏのほぼ
０．５０〜０．６７の光量を持つ戻り光Ｌｒが光検出器
２９に導かれる。

【００５１】さらに、光記録媒体２５の複屈折性による
位相差に影響されずに、光検出器２９による戻り光Ｌｒ
の受光量Ｐｒを常に一定のレベルに維持したい場合に
は、位相差領域Ａを１／３波長板、位相差領域Ｂを２／
３波長板のように位相差領域Ａを通過することによって
受ける位相差Ａ’（ｄｅｌｔａ１）と、位相差領域Ｂを
通過することによって受ける位相差Ｂ’（ｄｅｌｔａ
２）との差が２π／３の倍数となるような膜厚の複屈折
膜３および４を形成すればよい。この結果、式（２）に
基づき得られる図１１（Ｃ）のように、光検出器２９に
よる戻り光Ｌｒの受光量Ｐｒは、光記録媒体２５の複屈
折性による位相差に影響されず、常にＬＤ２１からのレ
ーザ光Ｌｏのほぼ半分の光量となる。

【００５２】このように波長板１ａを備えた光ピックア
ップ装置２０においても、波長板１ａの位相差領域Ａお
よびＢを構成する複屈折膜３および４の膜厚を制御する
ことにより、光検出器２９による戻り光Ｌｒの受光量Ｐ
ｒや、受光量Ｐｒの変動する範囲を設定して光記録媒体
２５の複屈折性による影響が少ない光ピックアップ装置
２０を実現できる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の波長板
は、光が位相差領域を通過すると所定の位相差を与え、
この時に受ける位相差を通過する位相差領域毎に異なる
ように形成されている。したがって、波長板を通過した
光には数種類の異なった位相差が生じている光が含まれ
ることになる。このため、光源からの出射光の偏光方位
に対して垂直な偏光方位の光だけを所定の方向に透過、
反射、または回折させる光ピックアップ装置において、
戻り光に光記録媒体の複屈折性による位相差が含まれて
いたとしても、光記録媒体からの情報信号が確実に得る
ことができる。

【００５４】また、本発明の波長板は、各位相差領域の
位相差を制御することによって光検出器による戻り光の
受光量のレベルおよびその受光量の変動する範囲を設定
することができる。このため、光記録媒体による複屈折
性に影響を受けないジッター特性に優れた光ピックアッ
プ装置の実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明を適用した波長板の斜視図、
（Ｂ）は波長板のうちレーザ光が照射される円形領域の
みを取り出して示す斜視図である。

【図２】図１に示す波長板を通過したインコヒーレント
光の様子を示す説明図である。

【図３】図２に示すインコヒーレント光が再び図１に示
す波長板を通過する様子を示す説明図である。

【図４】図１に示す波長板とは異なるパターンに形成さ
れた波長板を示す平面図である。

【図５】図１に示す波長板を備えた光ピックアップ装置
の概略構成図である。

【図６】各種の波長板を光ピックアップ装置に採用した
時の光検出器による戻り光の受光量を示す図である。

【図７】本発明を適用した波長板を示す斜視図である。

【図８】図７に示す波長板を通過したインコヒーレント
光の様子を示す説明図である。

【図９】図８に示すインコヒーレント光が再び図７に示
す波長板を通過する様子を示す説明図である。

【図１０】図７に示す波長板とは異なるパターンに形成
された波長板を示す平面図である。

【図１１】各種の波長板を光ピックアップ装置に採用し
た時の光検出器による戻り光の受光量を示す図である。

【符号の説明】

１、１ａ波長板２基板２０１、２０２光通過面３、４複屈折膜２０光ピックアップ装置２１レーザダイオード（ＬＤ）２３偏光ビームスピリッター（ＰＢＳ）２４対物レンズ２５光記録媒体２９光検出器Ａ、Ｂ位相差領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、この基板の光通過面に形成さ
れ、当該光通過面を通過する光に対して異なる位相差を
与える２種類以上の位相差領域とを備え、これらの位相
差領域の大きさは、同一種類の前記位相差領域を通って
往復する通過光の光量と、異なる種類の前記位相差領域
を通って往復する通過光の光量とがほぼ等しくなるよう
に形成されていることを特徴とする波長板。
【請求項２】請求項１において、前記位相差領域とし
て第１および第２の位相差領域を備え、これら第１の位
相差領域による位相差と第２の位相差領域による位相差
との差異がπの倍数となるように設定されていることを
特徴とする波長板。
【請求項３】基板と、この基板の光通過面に形成さ
れ、当該光通過面を通過する光に対して異なる位相差を
与える２種類以上の位相差領域とを備え、これらの位相
差領域の大きさは、同一種類の前記位相差領域を通って
往復する通過光の光量が異なる種類の前記位相差領域を
通って往復する通過光の光量の２倍となるように形成さ
れていることを特徴とする波長板。
【請求項４】請求項３において、前記位相差領域とし
て第１および第２の位相差領域を備え、これら第１の位
相差領域による位相差と第２の位相差領域による位相差
との差異が２π／３の倍数となるように設定されている
ことを特徴とする波長板。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、
前記位相差領域のそれぞれは、結晶光軸の方向は揃って
いるが、膜厚の異なる複屈折膜から形成されていること
を特徴とする波長板。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれかにおいて、
前記位相差領域は、複屈折膜、誘電体膜、および空気層
のうちの少なくともいずれか１つで形成されていること
を特徴とする波長板。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかにおいて、
前記位相差領域は反射防止膜を備えていることを特徴と
する波長板。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかにおいて、
前記基板は長方形であり、この基板の各辺の方向が前記
第１の位相差領域あるいは前記第２の位相差領域の結晶
光軸の方向に対して所定の角度に設定されていることを
特徴とする波長板。
【請求項９】請求項１ないし８のいずれかの項に規定
する波長板と、この波長板を通過する光を出射する光源
と、前記波長板を通過した前記光源からの出射光を光記
録媒体上に光スポットとして集光させる対物レンズと、
前記光記録媒体からの戻り光を光検出器に導くビームス
プリッターとを有することを特徴とする光ピックアップ
装置。
【請求項１０】請求項９において、前記波長板の結晶
光軸の方向と前記光記録媒体の結晶光軸の方向とが一致
していることを特徴とする光ピックアップ装置。