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JP5083014B2 - Broadband wave plate and optical head device - Google Patents

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JP5083014B2 JP2008110619A JP2008110619A JP5083014B2 JP 5083014 B2 JP5083014 B2 JP 5083014B2 JP 2008110619 A JP2008110619 A JP 2008110619A JP 2008110619 A JP2008110619 A JP 2008110619A JP 5083014 B2 JP5083014 B2 JP 5083014B2
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  • Optical Head (AREA)

Description

本発明は、入射する光の偏光状態を制御するための広帯域波長板であり、特に、光ストレージを扱う光学系として、CD、DVD、光磁気ディスクなどの光記録媒体および、「Blu−ray」(登録商標:以下BD)、HD−DVDなどの高密度光記録媒体に情報の記録および再生を行う光ヘッド装置に関する。   The present invention is a broadband wave plate for controlling the polarization state of incident light. In particular, as an optical system for handling optical storage, an optical recording medium such as a CD, a DVD, a magneto-optical disk, and “Blu-ray”. The present invention relates to an optical head device that records and reproduces information on a high-density optical recording medium such as (registered trademark: BD) and HD-DVD.

近年、例えば光ストレージを扱う光学系として、CD、DVD、光磁気ディスクなどの光記録媒体だけでなく、BD、HD−DVDなどの高密度光記録媒体(以下、「光ディスク」という)に情報の記録および再生を行う光ヘッド装置の開発が進んでいる。使用されるレーザ光の波長は、短波長であるほど記録密度を向上できるため光源の短波長化が進められている。一方、これまでに普及している多くの光ディスク用の長波長(赤色域、近赤外域)のレーザ光による再生もできるようにする必要があり、従来のDVDのような赤色域(660nm波長帯)、CDのような近赤外域(785nm波長帯)のレーザ光と、短波長(405nm波長帯)のレーザ光との互換性を有する様々な方式が提案されている。   In recent years, for example, as an optical system that handles optical storage, not only optical recording media such as CDs, DVDs, and magneto-optical disks, but also high-density optical recording media such as BDs and HD-DVDs (hereinafter referred to as “optical disks”) Development of an optical head device for recording and reproduction is in progress. The shorter the wavelength of the laser light used, the more the recording density can be improved. On the other hand, it is necessary to be able to reproduce with a long wavelength (red region, near infrared region) laser beam for many optical disks that have been widely used so far, and the red region (660 nm wavelength band as in the conventional DVD). ), Various systems having compatibility between near infrared (785 nm wavelength band) laser light such as CD and short wavelength (405 nm wavelength band) laser light have been proposed.

このように、高密度記録媒体だけでなく、従来の光ディスクに対してこの互換性を確保するために、短波長光源に加えて、赤色域、近赤外域の光源を併せて設置する方式がある。このため、3つの異なる広帯域の波長に対して一定の特性を有する光学部品のニーズも高まっている。したがって、BD/HD−DVD、DVD、CDなどを再生または記録(以下、「記録・再生」という)できる光ヘッド装置は少ない光学部品で構成できるような小型化が要求されている。   Thus, in order to ensure compatibility with not only high-density recording media but also conventional optical discs, there is a method in which a light source in the red range and near infrared range is installed in addition to a short wavelength light source. . For this reason, there is a growing need for optical components having certain characteristics for three different broadband wavelengths. Therefore, an optical head device capable of reproducing or recording (hereinafter referred to as “recording / reproducing”) BD / HD-DVD, DVD, CD, etc. is required to be miniaturized so that it can be configured with few optical components.

図22に3つの異なる波長のレーザ光を使用した従来の光ヘッド装置300の構成の一例を示す。半導体レーザ等の光源301から出射される405nm波長帯の光は、偏光ビームスプリッタ307で反射され、コリメータレンズ310で平行光となってλ/4板312によって円偏光となる。円偏光となった光は、ミラー314で反射し、対物レンズ316によってBD、HD−DVD等の光ディスク318の情報記録面に集光される。情報記録面に形成されたピットの情報を含んだ反射光は上記の経路を逆方向に進行する。ここで、光源から光ディスクに到達するまでの光路を「往路」、光ディスクから光検出器に到達するまでの光路と「復路」として説明する。復路の光は往路の円偏光とは逆方向の円偏光となってλ/4板312を出射する復路の光は往路の直線偏光に対して直交する直線偏光となり、偏光ビームスプリッタ307を直進透過して光検出器319に到達する。光検出器319では、光ディスクで反射された光からピット情報を検出することで光ディスク318に記録された情報の読み出しを行っている。   FIG. 22 shows an example of the configuration of a conventional optical head device 300 using three different wavelength laser beams. Light in the 405 nm wavelength band emitted from the light source 301 such as a semiconductor laser is reflected by the polarization beam splitter 307, becomes parallel light by the collimator lens 310, and becomes circularly polarized light by the λ / 4 plate 312. The circularly polarized light is reflected by the mirror 314 and is collected by the objective lens 316 on the information recording surface of the optical disk 318 such as BD or HD-DVD. The reflected light including the information of the pits formed on the information recording surface travels in the reverse direction on the above path. Here, the optical path from the light source to the optical disk is described as “outward path”, and the optical path from the optical disk to the optical detector and “return path” are described. The light on the return path is circularly polarized in the opposite direction to the circularly polarized light on the forward path, and the light on the return path exiting the λ / 4 plate 312 is linearly polarized light orthogonal to the linearly polarized light on the forward path, and is transmitted straight through the polarization beam splitter 307. As a result, the light detector 319 is reached. The light detector 319 reads information recorded on the optical disk 318 by detecting pit information from the light reflected by the optical disk.

同様に、半導体レーザ等の光源302から出射される660nm波長帯の光、光源303から出射される785nm波長帯の光も、ダイクロイックプリズム308を反射または透過し、偏光ビームスプリッタ309透過する。そして、コリメータレンズ311で平行光となって、λ/4板313で円偏光となって、ミラー315で反射され対物レンズ317で光ディスク318に集光される。復路の光は、それぞれ往路の直線偏光と直交する直線偏光となって、偏光ビームスプリッタ309で反射され、光検出器320に到達する。また、回折素子304、305、306は、メインビームと、例えばトラッキングサーボ信号となる2つのサブビームを発現させる光学素子であって、それぞれの往路の光源と偏光ビームスプリッタまたはダイクロイックプリズムとの間の光路中に配置することもできる。   Similarly, light in the 660 nm wavelength band emitted from the light source 302 such as a semiconductor laser and light in the 785 nm wavelength band emitted from the light source 303 are reflected or transmitted through the dichroic prism 308 and transmitted through the polarization beam splitter 309. Then, the collimator lens 311 becomes parallel light, the λ / 4 plate 313 becomes circularly polarized light, is reflected by the mirror 315, and is focused on the optical disk 318 by the objective lens 317. The light on the return path becomes linearly polarized light orthogonal to the linearly polarized light on the forward path, is reflected by the polarization beam splitter 309, and reaches the photodetector 320. The diffractive elements 304, 305, and 306 are optical elements that generate a main beam and two sub-beams that serve as tracking servo signals, for example, and are optical paths between the respective forward light sources and the polarizing beam splitter or dichroic prism. It can also be placed inside.

このように、図22に示した光ヘッド装置300は、偏光ビームスプリッタや光検出器などの光学素子を2セット配置しており、部品点数が多く装置の小型化や、組立調整に時間がかかるといった問題がある。これに対し、例えば、図23に3つの異なる波長のレーザ光を使用した他の構成例となる光ヘッド装置400が報告されている(特許文献1)。   As described above, the optical head device 300 shown in FIG. 22 has two sets of optical elements such as a polarization beam splitter and a photodetector, and has a large number of parts, and it takes time to reduce the size of the device and to adjust the assembly. There is a problem. On the other hand, for example, FIG. 23 reports an optical head device 400 as another configuration example using laser beams of three different wavelengths (Patent Document 1).

これは、図22の光ヘッド装置300に対して、3つの異なる波長の光に対して共通して使用するコリメータレンズ110およびλ/4板411が採用されるものである。405nm波長帯の光源101、660nm波長帯の光源102、785nm波長帯の光源103から発する光の光路中にダイクロイックプリズム107、トリクロイックプリズム108を配置して各波長の光を透過または反射させる。さらに3つの波長の光はコリメートレンズ110とλ/4板411を透過する。トリクロイックプリズム112では、405nm波長帯の光のみ反射させ、660nm波長帯および785nm波長帯の光を透過させ、対物レンズ114により、BD、HD−DVD等の光ディスク116の情報記録面に集光する。   This employs a collimator lens 110 and a λ / 4 plate 411 that are commonly used for light of three different wavelengths in the optical head device 300 of FIG. A dichroic prism 107 and a trichroic prism 108 are arranged in the optical path of light emitted from the light source 101 in the 405 nm wavelength band, the light source 102 in the 660 nm wavelength band, and the light source 103 in the 785 nm wavelength band to transmit or reflect light of each wavelength. Further, light of three wavelengths passes through the collimating lens 110 and the λ / 4 plate 411. The trichromatic prism 112 reflects only the light in the 405 nm wavelength band, transmits the light in the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band, and collects the light on the information recording surface of the optical disk 116 such as a BD or HD-DVD by the objective lens 114. .

一方、660nm波長帯、785nm波長帯の光は、トリクロイックプリズム112を直進透過し、ミラー113で反射し、対物レンズ115により、DVD、CD等の光ディスク116の情報記録面に集光する。それぞれの光ディスクで反射された405nm波長帯、660nm波長帯および785nm波長帯の復路の光は、λ/4板411にて往路の直線偏光に対して直交する直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ109で反射し光検出器117に到達する。特許文献1において、特に405nm波長帯、660nm波長帯および785nm波長帯それぞれにλ/4板として機能する、広帯域波長板を特徴とする光ヘッド装置として報告されている。   On the other hand, light in the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band passes straight through the trichroic prism 112, is reflected by the mirror 113, and is condensed by the objective lens 115 on the information recording surface of the optical disk 116 such as a DVD or CD. The 405 nm wavelength band, 660 nm wavelength band, and 785 nm wavelength band return light reflected by each optical disk is converted into linearly polarized light orthogonal to the forward linearly polarized light by the λ / 4 plate 411, and the polarization beam splitter 109. And reaches the photodetector 117. Patent Document 1 reports an optical head device characterized by a broadband wavelength plate that functions as a λ / 4 plate in each of a 405 nm wavelength band, a 660 nm wavelength band, and a 785 nm wavelength band.

特開2007−086105号公報JP 2007-086105 A

しかしながら、トリクロイックプリズム112の特性として、660nm波長帯および785nm波長帯の光の透過率を、入射する光の偏光状態によらずに高くしようとすると、405nm波長帯の光が入射する場合にS偏光とP偏光の光に位相差が生じてしまう。つまり、広帯域波長板411で円偏光となってトリクロイックプリズム112に円偏光で入射しても、405nm波長帯の光がこの位相差によって楕円偏光となる。したがって、光ディスク116で反射された復路の光も同様に楕円偏光となってしまい、広帯域波長板411を透過した復路の光も直線偏光ではなく、楕円偏光となってしまう。このため、例えば、405nm波長帯の復路の光が偏光ビームスプリッタ109に入射しても、反射される光量が低減され、一部の光量しか光検出器117に到達しないため、信号レベルの低下による光ヘッド装置の記録・再生特性を悪化させてしまう問題があった。   However, as a characteristic of the trichroic prism 112, if the transmittance of light in the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band is to be increased regardless of the polarization state of the incident light, when the light in the 405 nm wavelength band is incident, S A phase difference occurs between the polarized light and the P-polarized light. That is, even if it becomes circularly polarized light by the broadband wavelength plate 411 and enters the trichromatic prism 112 as circularly polarized light, light in the 405 nm wavelength band becomes elliptically polarized light due to this phase difference. Therefore, the return light reflected by the optical disk 116 is similarly elliptically polarized, and the return light transmitted through the broadband wavelength plate 411 is not linearly polarized but elliptically polarized. For this reason, for example, even if light on the return path in the 405 nm wavelength band enters the polarization beam splitter 109, the amount of reflected light is reduced, and only a part of the amount of light reaches the photodetector 117. There has been a problem of deteriorating the recording / reproducing characteristics of the optical head device.

なお、トリクロイックプリズム112の特性として405nm波長帯の偏光依存性をないようにすると、660nm波長帯および785nm波長帯の透過偏光依存性が発現するといったトレードオフの問題により、図23のような光ヘッド装置400では各光ディスクの高品質な記録・再生を得ることが困難であった。本発明の目的は、光源として405nmの波長の光を含む2つ以上の異なる波長のレーザ光を用いた光ヘッド装置における上述の問題を解決するために、405nm波長帯の直線偏光の光の偏光状態を変えず、長波長側の波長帯では光の偏光状態を直線偏光から円偏光とする機能を有する広帯域波長板を得ることであり、特に、660nm波長帯、785nm波長帯の2つの波長帯で光の偏光状態を直線偏光から円偏光とする機能を有する広帯域波長板を得ることである。   If the polarization dependence of the 405 nm wavelength band is eliminated as a characteristic of the trichromatic prism 112, the light as shown in FIG. 23 is caused by the trade-off problem that the transmission polarization dependence of the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band appears. In the head device 400, it is difficult to obtain high-quality recording / reproduction of each optical disc. In order to solve the above-described problem in an optical head device using two or more laser beams having different wavelengths including light having a wavelength of 405 nm as a light source, the object of the present invention is to linearly polarize light having a wavelength of 405 nm. Without changing the state, in the wavelength band on the long wavelength side, a broadband wavelength plate having a function of changing the polarization state of light from linearly polarized light to circularly polarized light is obtained. In particular, two wavelength bands of 660 nm wavelength band and 785 nm wavelength band are obtained. Thus, a broadband wave plate having a function of changing the polarization state of light from linearly polarized light to circularly polarized light is obtained.

本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、平行に配置された第1の波長板と第2の波長板とを備え、m個(mは2以上の整数)の波長の光が入射する広帯域波長板であって、前記第1の波長板の光学軸と前記第2の波長板の光学軸が交差しており、入射する波長を、λ<λj+1(j=1〜m−1の整数)の関係を満足するとして表し、波長λ(n=1〜mの整数)に光に対する第iの波長板のリタデーション値をR(λ)[度](iは1または2)としたときに、少なくとも1組の波長λと波長λj+1に関して、R(λj+1)/R(λj+1)が2±0.1の範囲内であるとともに、R(λ)/R(λj+1)が2±0.1の範囲内であって、kを奇数として、R(λ)が(360×k)±5[度]の範囲内であって、前記波長λと前記波長λj+1の直線偏光の光が同じ偏光方向で入射する偏光方向と前記第2の波長板の光学軸とがなす角度θが90±5[度]の範囲内であって、前記波長λ と前記波長λ j+1 の直線偏光の光が同じ偏光方向で入射する偏光方向と前記第1の波長板の光学軸とがなす角度θ が22.5−{(90−θ )/2}±2.5[度]の範囲内である広帯域波長板を提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and includes a first wave plate and a second wave plate arranged in parallel, and m (m is an integer of 2 or more) wavelengths. A broadband wave plate on which light is incident, the optical axis of the first wave plate intersects with the optical axis of the second wave plate, and the incident wavelength is expressed as λ jj + 1 (j = 1 The retardation value of the i-th wave plate with respect to light at the wavelength λ n (n = integer of 1 to m) is expressed as R in ) [degree] (i Is 1 or 2), R 1j + 1 ) / R 2j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.1 for at least one set of wavelength λ 1 and wavelength λ j + 1 , and R 11 ) / R 1j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.1, k is an odd number, and R 11 ) is ( 360 × k) ± 5 [degrees], and the polarization direction in which linearly polarized light having the wavelength λ 1 and the wavelength λ j + 1 is incident in the same polarization direction, and the optical axis of the second wave plate What range der of but the angle theta 2 is 90 ± 5 [degrees], the first wavelength plate and the polarization direction of the wavelength lambda 1 and the wavelength lambda j + 1 of the linearly polarized light is incident in the same direction of polarization The broadband wave plate in which the angle θ 1 formed by the optical axis of the light is within the range of 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} ± 2.5 [degrees] is provided.

この構成により、例えばλで入射する光の偏光状態はそのままの直線偏光で出射させ、λで入射する光の偏光状態を直線偏光から円偏光に変えることができる。また、λに対する楕円率は0±0.1の範囲内となるとともに、λに対する楕円率の絶対値は0.7以上とすることができる。 With this configuration, for example, the polarization state of light incident at λ 1 can be emitted as linearly polarized light, and the polarization state of light incident at λ 2 can be changed from linearly polarized light to circularly polarized light. In addition, the ellipticity with respect to λ 1 is in the range of 0 ± 0.1, and the absolute value of the ellipticity with respect to λ 2 can be 0.7 or more.

また、R(λj+1)/R(λj+1)が2±0.05の範囲内であるとともに、前記角度θが22.5−{(90−θ)/2}±1.5[度]の範囲内である少なくとも一つの波長λj+1の直線偏光の光が入射する上記に記載の広帯域波長板広帯域波長板を提供する。さらに、前記波長λと前記波長λと波長λ(λ<λ<λ)の直線偏光の光が入射する広帯域波長板であって、前記λが405nm波長帯であり、前記λが660nm波長帯であり、前記λが785nm波長帯である上記に記載の広帯域波長板を提供する。 Further, R 1j + 1 ) / R 2j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.05, and the angle θ 1 is 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} ± 1. The broadband wavelength plate according to the above, on which linearly polarized light having at least one wavelength λ j + 1 within a range of 5 degrees is incident. Further, the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2 and the wavelength λ 3123 ) is a broadband wavelength plate on which linearly polarized light is incident, and the λ 1 is a 405 nm wavelength band, The broadband wavelength plate according to the above, wherein λ 2 is a 660 nm wavelength band and λ 3 is a 785 nm wavelength band.

この構成により、λに対する楕円率は0±0.1の範囲内となるとともに、λに対する楕円率の絶対値は0.85以上とすることができる。また、3つの異なる波長の光が直線偏光で入射して、λの波長の光は偏光状態を変えず、λおよびλの波長の光は直線偏光から楕円率の高い(円)偏光状態で出射させることができる。さらに、異なる3つの波長をそれぞれ、405nm波長帯、660nm波長帯、785nm波長帯に設定して具体的に、2枚の波長板の設計条件によって構成することができる。なお、本発明では、405nm波長帯は405±15nmの範囲の波長帯域、660nm波長帯は660±20nmの範囲の波長帯域、785nm波長帯は785±20nmの範囲の波長帯域として定義する。 With this configuration, the ellipticity with respect to λ 1 is in the range of 0 ± 0.1, and the absolute value of the ellipticity with respect to λ 2 can be 0.85 or more. In addition, light having three different wavelengths is incident as linearly polarized light, light having a wavelength of λ 1 does not change the polarization state, and light having wavelengths of λ 2 and λ 3 has a high ellipticity (circular) polarized light. The light can be emitted in a state. Further, the three different wavelengths can be set to the 405 nm wavelength band, the 660 nm wavelength band, and the 785 nm wavelength band, respectively, and specifically configured according to the design conditions of the two wave plates. In the present invention, the 405 nm wavelength band is defined as a wavelength band in the range of 405 ± 15 nm, the 660 nm wavelength band is defined as a wavelength band in the range of 660 ± 20 nm, and the 785 nm wavelength band is defined as a wavelength band in the range of 785 ± 20 nm.

また、少なくとも前記波長λと前記波長λの光を出射する光源と、前記光源から出射した光を偏向分離する第1の分離手段と、前記第1の分離手段から出射した光を前記波長λの光と前記波長λの光とを異なる光路に偏向分離する第2の分離手段と、前記第2の分離手段から出射した光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、前記光ディスクで反射した光を検出する光検出器と、を備える光ヘッド装置であって、前記第2の分離手段と前記対物レンズとの間の前記波長λの光の光路中にλ/4板が配置されるとともに、前記第1の分離手段と前記第2の分離手段との間の光路中に上記に記載の広帯域波長板が配置される光ヘッド装置を提供する。また、前記光源は、前記波長λ、前記波長λおよび前記波長λを出射し、前記第2の分離手段は、前記波長λの波長の光の出射方向と、前記波長λの光および前記波長λの光の出射方向とを異なるようにするトリクロイックプリズムである上記に記載の光ヘッド装置を提供する。 A light source that emits light of at least the wavelengths λ 1 and λ 2; a first separation unit that deflects and separates the light emitted from the light source; and the light emitted from the first separation unit. a second separation unit that deflects and separates the light of λ 1 and the light of wavelength λ 2 into different optical paths; an objective lens that condenses the light emitted from the second separation unit on the optical disc; and An optical head device for detecting reflected light, wherein a λ / 4 plate is disposed in the optical path of the light having the wavelength λ 1 between the second separating means and the objective lens. In addition, an optical head device is provided in which the broadband wave plate described above is disposed in the optical path between the first separation means and the second separation means. Further, the light source emits the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2, and the wavelength λ 3, and the second separating unit includes an emission direction of light having the wavelength λ 1 , and the wavelength λ 2 The optical head device according to the above, which is a trichroic prism that makes the light and the emission direction of the light having the wavelength λ 3 different.

この構成により、規格の異なる光ディスクを記録・再生する光ヘッド装置においてそれぞれの波長の光を楕円率が高い円偏光で各規格の光ディスクに集光させることができ、光利用効率が高く品質の向上した光ヘッド装置を実現できる。さらに、異なる2つおよび3つの波長において共通した光学系で広帯域波長板を利用することで光ヘッド装置の小型化および軽量化を実現することができる。   With this configuration, in an optical head device that records and plays back optical discs with different standards, light of each wavelength can be condensed onto optical discs of each standard with circularly polarized light with a high ellipticity, resulting in high light utilization efficiency and improved quality. An optical head device can be realized. Further, the optical head device can be reduced in size and weight by using a broadband wave plate in an optical system common to two different wavelengths.

さらに、前記第1の分離手段は、複屈折性を有する回折格子が等方性材料となる充填材で充填平坦化されてなるホログラム素子であって、前記充填材の屈折率nは、前記回折格子の常光屈折率nまたは異常光屈折率nに略等しい上記に記載の光ヘッド装置を提供する。 Further, the first separating means is a hologram element comprising filled planarized filler diffraction grating is isotropic materials having birefringence, the refractive index n s of the filler, the to provide an optical head device according to substantially equal the to the ordinary refractive index n o or the extraordinary refractive index n e of the diffraction grating.

この構成により、光検出器の位置を自由に設定することができるとともに、広帯域波長板とホログラム素子を一体化させることができ、さらに他の光学素子とも合わせて一体化させることで小型化となる光ヘッド装置を実現することができる。   With this configuration, the position of the photodetector can be freely set, the broadband wavelength plate and the hologram element can be integrated, and further miniaturized by integrating with other optical elements. An optical head device can be realized.

本発明は、異なる複数の波長の光が入射してそれぞれの光の偏光状態を変えることができる広帯域波長板を提供するとともに、3つの異なる波長の光を使用する光ヘッド装置において光学素子の部品点数の削減により小型化を実現することができる。   The present invention provides a broadband wavelength plate capable of changing the polarization state of each light by the incidence of light having a plurality of different wavelengths, and a component of an optical element in an optical head device using light of three different wavelengths. Miniaturization can be realized by reducing the number of points.

(第1の実施の形態)
図1に本実施形態にかかる広帯域波長板10の構成を示す。図1(a)は広帯域波長板10の模式的断面図であり、図1(b)は広帯域波長板に含まれる2枚の波長板の積層状態を説明する平面模式図である。広帯域波長板10は、2枚の波長板13aと13bとが、透明基板11a、11bおよび接着剤11cを介して一体化されてなるものである。また、後述するように波長板13a、13bが高分子液晶からなる場合は、それぞれ配向膜12a、12bを配してもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration of a broadband wavelength plate 10 according to the present embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of the broadband wavelength plate 10, and FIG. 1B is a schematic plan view illustrating a laminated state of two wavelength plates included in the broadband wavelength plate. The broadband wave plate 10 is formed by integrating two wave plates 13a and 13b via transparent substrates 11a and 11b and an adhesive 11c. As will be described later, when the wave plates 13a and 13b are made of polymer liquid crystal, alignment films 12a and 12b may be provided, respectively.

透明基板11a、11bおよび接着剤11cは入射する光に対して透明であれば、樹脂板、樹脂フィルムなど種々の材料を用いることができるが、ガラスや石英ガラスなどの光学的等方性材料を用いると、透過光に複屈折性の影響を与えないため好ましい。波長板13a、13bは、光学的に複屈折性を有する材料からなり、液晶を高分子化した高分子液晶を用いることで液晶の配向方向を制御して波長板13a、13bの光学軸方向を設定しやすく好ましい。なお、波長板13a、13bの材料は、高分子液晶に限らず水晶やLiNbO(ニオブ酸リチウム)のような光学的に複屈折性を有する単結晶材料を加工したり、延伸により複屈折性を持たせたポリカーボネートフィルムや有機系高分子フィルムであったり、基板上に異方性蒸着などの成膜方法で複屈折性を持たせて形成したTiOなどの無機材料、樹脂の射出成型品によって作製されたものでもよく、その場合、配向膜12a、12bを配さなくてもよい。 As long as the transparent substrates 11a and 11b and the adhesive 11c are transparent to incident light, various materials such as a resin plate and a resin film can be used. However, optically isotropic materials such as glass and quartz glass can be used. When used, it is preferable because it does not affect the birefringence of transmitted light. The wave plates 13a and 13b are made of an optically birefringent material, and the orientation direction of the liquid crystal is controlled by using a polymer liquid crystal obtained by polymerizing the liquid crystal so that the optical axis direction of the wave plates 13a and 13b is changed. Easy to set and preferred. The material of the wave plates 13a and 13b is not limited to the polymer liquid crystal, but is processed by a single crystal material having optical birefringence such as quartz or LiNbO 3 (lithium niobate), or birefringent by stretching. Injection molded products of inorganic materials such as TiO 2 and resins, which are polycarbonate films and organic polymer films that have been provided with a birefringence by a film formation method such as anisotropic vapor deposition on a substrate In such a case, the alignment films 12a and 12b may not be provided.

2つの波長板13a、13bの接着には、粘着フィルム、UV硬化型や熱硬化型の接着剤を使用できる。広帯域波長板の波面収差の低減、温度特性や信頼性の向上のためには、できるだけ薄い接着層として貼り合わせることが望ましく、接着層の厚さを10μm以下にすることが特に望ましい。また、広帯域波長板は、透過光の波面収差の劣化を回避するために、表面の平滑化処理や基板による接着保持が望ましい。具体的には、少なくとも1枚の透明基板に広帯域波長板を接着して使用することが望ましい。他の光学素子と積層一体化せずに広帯域波長板を単独で用いる場合には、2枚の透明基板11a、11bにより挟み込む構成が波面収差低減・強度確保の点から特に望ましい。   For bonding the two wave plates 13a and 13b, an adhesive film, a UV curable adhesive, or a thermosetting adhesive can be used. In order to reduce wavefront aberration and improve temperature characteristics and reliability of the broadband wavelength plate, it is desirable to bond as a thin adhesive layer as much as possible, and it is particularly desirable that the thickness of the adhesive layer be 10 μm or less. Further, it is desirable that the broadband wavelength plate is subjected to a surface smoothing process or an adhesive holding by a substrate in order to avoid deterioration of wavefront aberration of transmitted light. Specifically, it is desirable to use a broadband wavelength plate adhered to at least one transparent substrate. In the case where a broadband wave plate is used alone without being laminated and integrated with other optical elements, a structure sandwiched between two transparent substrates 11a and 11b is particularly desirable from the viewpoint of reducing wavefront aberration and ensuring strength.

次に、波長板13a、13bを構成する条件について説明する。なお、広帯域波長板10に対して入射する光は、透明基板11a側から透明基板11a面に垂直方向から入射するものとし、光が入射する順にそれぞれ第1の波長板13a、第2の波長板13bとする。また、広帯域波長板10には、少なくとも波長λと波長λの光が入射する(λ<λ)ものとする。次に、第1の波長板13aと第2の波長板13bとを重ねるとき、それぞれの光学軸および入射する直線偏光の光の方向との関係を説明する。ここでは、図1(b)において入射する直線偏光の光の方向15として、これを基準に反時計回りをプラスとして第1の波長板13aの光学軸16となす角度をθとし、第2の波長板13bの光学軸17となす角度をθとする。なお、波長λの光の直線偏光方向と波長λの光の直線偏光方向とは同じ方向で入射するものとする。また、光学軸は、進相軸と遅相軸とが含まれるが、本実施形態では第1の波長板13a、第2の波長板13bの進相軸どうしの組み合わせまたは、遅相軸どうしの組み合わせ、において有効である。したがって、以下、光学軸を用いてなす角度という場合、2つの波長板がともに進相軸であるかまたは、ともに遅相軸であるという意味とする。 Next, conditions for configuring the wave plates 13a and 13b will be described. The light incident on the broadband wave plate 10 is incident from the vertical direction on the transparent substrate 11a side from the transparent substrate 11a side, and the first wave plate 13a and the second wave plate are respectively entered in the order in which the light is incident. 13b. Further, it is assumed that light having at least wavelengths λ 1 and λ 2 is incident on the broadband wave plate 10 (λ 12 ). Next, when the first wave plate 13a and the second wave plate 13b are overlapped, the relationship between the respective optical axes and the direction of incident linearly polarized light will be described. Here, as the direction 15 of the linearly polarized light incident in FIG. 1 (b), the which the angle between the optical axis 16 of the first wave plate 13a the counterclockwise direction plus the reference and theta 1, second An angle formed with the optical axis 17 of the wavelength plate 13b is θ 2 . It is assumed that the linear polarization direction of the light with wavelength λ 1 and the linear polarization direction of the light with wavelength λ 2 are incident in the same direction. In addition, the optical axis includes a fast axis and a slow axis, but in this embodiment, the combination of the fast axes of the first wave plate 13a and the second wave plate 13b or the slow axes. Effective in combination. Therefore, hereinafter, the angle formed by using the optical axis means that both of the two wave plates are fast axes or both are slow axes.

また、第1の波長板13a、第2の波長板13bはそれぞれリタデーション値を有する。ここでリタデーション値は、入射する光に対する進相軸と遅相軸との位相差の値(単位は、[度])で表すものとする。また、これらを構成する材料により、常光屈折率nと異常光屈折率nとの差である屈折率異方性Δn(=|n−n|)が入射する光の波長によって異なる特性(以下、波長分散特性という)があり、同じ材料であっても入射する光の波長によってリタデーション値は異なる。ここで、波長λおよび波長λの光に対する第1の波長板13aのリタデーション値をそれぞれ、R(λ)、R(λ)とする。また、波長λおよび波長λの光に対する第2の波長板13bのリタデーション値をそれぞれ、R(λ)、R(λ)とする。本実施形態の広帯域波長板10は、少なくともλの波長の直線偏光の光が入射して偏光状態を変えないで出射させるとともに、λの波長の直線偏光の光が入射して円偏光で出射させる特性を有する構成を提供するものである。 The first wave plate 13a and the second wave plate 13b each have a retardation value. Here, the retardation value is represented by a phase difference value (unit: [degree]) between the fast axis and the slow axis with respect to incident light. Further, the material constituting these, ordinary refractive index n o and is the difference between the extraordinary refractive index n e refractive index anisotropy Δn (= | n e -n o |) varies depending on the wavelength of light that is incident There are characteristics (hereinafter referred to as wavelength dispersion characteristics), and the retardation value varies depending on the wavelength of incident light even if the same material is used. Here, the retardation values of the first wave plate 13a with respect to the light of the wavelength λ 1 and the wavelength λ 2 are R 11 ) and R 12 ), respectively. Also, let R 21 ) and R 22 ) be the retardation values of the second wave plate 13b for the light of the wavelengths λ 1 and λ 2 , respectively. Broadband wave plate 10 of the present embodiment, at least lambda with one of linear polarized light of a wavelength to be emitted without changing the polarization state is incident, linearly polarized light having a wavelength of lambda 2 is incident in a circularly polarized light The present invention provides a configuration having the characteristic of emitting light.

上記のように第1の波長板13aと第2の波長板13bが有するリタデーション値および積層条件となるθとθを用いて、次の(A)〜(D)の条件すべてを満たすように広帯域波長板を構成するとよい。
(A)R(λ)[度]>R(λ)[度]であり、R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(B)R(λ)[度]>R(λ)[度]であり、R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(C)R(λ)[度]が、(360×k)±5[度]の範囲(kは奇数:1,3,5・・・)である。
(D)θが90±5[度]の範囲である。
As described above, the retardation values of the first wave plate 13a and the second wave plate 13b and θ 1 and θ 2 that are the lamination conditions are used to satisfy all the following conditions (A) to (D). A broadband wave plate may be constructed.
(A) R 12 ) [degree]> R 22 ) [degree], and R 12 ) [degree] / R 22 ) [degree] is 2 ± 0.1. It is in the range.
(B) R 11 ) [degree]> R 12 ) [degree], and R 11 ) [degree] / R 12 ) [degree] is 2 ± 0.1 It is in the range.
(C) R 11 ) [degree] is in the range of (360 × k) ± 5 [degree] (k is an odd number: 1, 3, 5,...).
(D) θ 2 is in a range of 90 ± 5 [degrees].

このように構成することにより、広帯域波長板10は、波長λの入射光に対して偏光状態を変化させないで出射するλ板として機能する。一方、波長λ(>λ)の光が入射すると、図2に示すポアンカレ球においてS1からS3を通る経線近傍上の偏光状態をとる。つまり、図2の矢印26の軌道に沿って直線偏光で入射する光が楕円偏光、円偏光を経て入射する光と直交する直線偏光、までの幅広い偏光状態を取ることができ、例えば、光ヘッド装置の設計をするときに光学設計の自由度が増す効果をもたらす。 With this configuration, the broadband wave plate 10 functions as a λ plate that emits light without changing the polarization state with respect to the incident light having the wavelength λ 1 . On the other hand, when light of wavelength λ 2 (> λ 1 ) is incident, the Poincare sphere shown in FIG. 2 takes a polarization state in the vicinity of the meridian passing through S1 to S3. That is, light that is incident as linearly polarized light along the trajectory of the arrow 26 in FIG. 2 can take a wide range of polarization states from elliptically polarized light and linearly polarized light that is orthogonal to light incident through circularly polarized light. The effect of increasing the degree of freedom in optical design when designing the apparatus is brought about.

図2に示すポアンカレ球を用いて具体的に説明する。入射する光の偏光方向をS1の極点とすると波長λの光は、まず第1の波長板13aによって、偏光状態はS1軸と2θの角度をなす軸22を中心としてR(λ)ほど回転した地点に移動する。R(λ)=180[度]の場合、その地点はS1とS2とを通る赤道上に位置する。そして、第2の波長板13bによって、S1軸と2θの角度をなす軸23を中心としてR(λ)ほど回転した地点に移動する。特にR(λ)=180[度]でかつ、θ=90[度]、R(λ)=90[度]の場合、その地点はS1、S3を通る経線上の偏光状態をとる。つまり、矢印26の軌道に沿って直線偏光で入射する光が楕円偏光、円偏光を経て入射する光と直交する直線偏光、までの幅広い偏光状態を取ることができる。特にR(λ)=180[度]、θ=90[度]、R(λ)=90[度]でかつ、θ=22.5[度]の場合、S3の極点に位置し、偏光状態が円偏光となる。 A specific description will be given using the Poincare sphere shown in FIG. When the polarization direction of the incident light is the pole of S1, the light of wavelength λ 2 is first polarized by the first wave plate 13a with the polarization state R 12 centering on the axis 22 forming an angle of 2θ 1 with the S1 axis. ) Move to the point of rotation. When R 12 ) = 180 [degrees], the point is located on the equator passing through S1 and S2. Then, the second wave plate 13b moves to a point rotated about R 22 ) around the axis 23 that forms an angle of 2θ 2 with the S1 axis. Particularly when R 12 ) = 180 [degrees], θ 2 = 90 [degrees], and R 22 ) = 90 [degrees], the point is the polarization state on the meridian passing through S1 and S3 Take. That is, light that is incident as linearly polarized light along the trajectory of the arrow 26 can take a wide range of polarization states from elliptically polarized light and linearly polarized light that is orthogonal to light incident through circularly polarized light. In particular, when R 12 ) = 180 [degrees], θ 2 = 90 [degrees], R 22 ) = 90 [degrees], and θ 1 = 22.5 [degrees], the extreme point of S3 And the polarization state is circularly polarized.

また、上記(A)〜(D)の条件に次の(E)条件を加え、(A)〜(E)の条件すべてを満たすように広帯域波長板を構成する。
(E)θが22.5−{(90−θ)/2}±2.5[度]の範囲である。
この構成により、広帯域波長板10は、波長λの直線偏光の光の状態を変えずに出射させるとともに、波長λの直線偏光の光に対してλ/4板として機能し、偏光状態を円偏光とすることができる。
Further, the following (E) condition is added to the above conditions (A) to (D), and the broadband wavelength plate is configured to satisfy all the conditions (A) to (E).
(E) θ 1 is in the range of 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} ± 2.5 [degrees].
With this configuration, the broadband wave plate 10 emits the linearly polarized light with the wavelength λ 1 without changing the state, and functions as a λ / 4 plate with respect to the linearly polarized light with the wavelength λ 2. Circularly polarized light can be used.

上記の説明では、m=2、すなわち使用される波長が2つの場合について説明した。m=2の場合には、波長はλとλのみとなるので、上記の設定で使用する。一方、使用する波長がm≧3の場合には、上記の(A)、(B)の条件は、少なくとも1組の波長λと波長λj+1に関して、以下の関係を満足するように設定することになる。
(A´)R(λj+1)[度]/R(λj+1)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(B´)R(λ)[度]/R(λj+1)[度]が2±0.1の範囲内にある。
さらに具体的には、例えばm=3、λとλとλの場合(λ<λ<λ)には、上記の(A)、(B)の条件は、以下のように設定すればよい。j=1の場合の(A1)および(B1)を満足するか、j=2の場合の(A2)および(B2)を満足するように設定すればよい。
(A1)R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(B1)R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(A2)R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
(B2)R(λ)[度]/R(λ)[度]が2±0.1の範囲内にある。
In the above description, the case where m = 2, that is, two wavelengths are used has been described. When m = 2, the wavelengths are only λ 1 and λ 2 , so the above setting is used. On the other hand, when the wavelength used is m ≧ 3, the above conditions (A) and (B) are set so as to satisfy the following relationship with respect to at least one set of wavelength λ 1 and wavelength λ j + 1. It will be.
(A ′) R 1j + 1 ) [degree] / R 2j + 1 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.
(B ′) R 11 ) [degree] / R 2j + 1 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.
More specifically, for example, in the case of m = 3, λ 1 , λ 2, and λ 3123 ), the above conditions (A) and (B) are as follows: Should be set. It may be set so as to satisfy (A1) and (B1) when j = 1, or (A2) and (B2) when j = 2.
(A1) R 12 ) [degree] / R 22 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.
(B1) R 11 ) [degree] / R 12 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.
(A2) R 13 ) [degree] / R 23 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.
(B2) R 11 ) [degree] / R 13 ) [degree] is in the range of 2 ± 0.1.

次に、広帯域波長板10には互いに波長が異なる3つの光(λ、λおよびλ:λ<λ<λ)が入射するものとして説明する。本発明における広帯域波長板10を構成する2枚の波長板(13aおよび13b)のリタデーション値について、以下のように一般化して表す。
(λ)={Δnij・d/λ}・360 [度] ・・・ (1)
ここで、iは光が入射する順を表し(第iの波長板)、jは入射する光の波長のうち短い波長から数えた順を表すものである。つまり本発明では、iのとり得る値は1と2のいずれかであり、jのとり得る値は1、2および3のいずれかである。また、Δnは波長板の屈折率異方性、dは波長板の厚さである。したがって、Δnijは波長λにおける広帯域位相差の第iの波長板に使用される複屈折材料の屈折率異方性、dは広帯域位相差の第iの波長板の厚さを表す。
Next, description will be made on the assumption that three light beams having different wavelengths (λ 1 , λ 2 and λ 3 : λ 123 ) are incident on the broadband wave plate 10. The retardation values of the two wave plates (13a and 13b) constituting the broadband wave plate 10 in the present invention are generalized as follows.
R ij ) = {Δn ij · d i / λ j } · 360 [degrees] (1)
Here, i represents the order in which light enters (i th wave plate), and j represents the order counted from the shortest wavelength among the wavelengths of incident light. In other words, in the present invention, the value that i can take is either 1 or 2, and the value that j can take is any one of 1, 2, and 3. Δn is the refractive index anisotropy of the wave plate, and d is the thickness of the wave plate. Therefore, Δn ij represents the refractive index anisotropy of the birefringent material used for the i-th wave plate having a broadband phase difference at the wavelength λ j , and d i represents the thickness of the i-th wave plate having a broadband phase difference.

ここで、R(λ)が360[度]であり、R(λ)/R(λ)およびR(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内とすると、R(λ)およびR(λ)は約180[度]となる。さらに、R(λ)/R(λ)およびR(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内であるとすると、R(λ)およびR(λ)は約90[度]となる。このとき、前述のように、広帯域波長板10を透過した波長λおよび波長λの直線偏光の光はほぼ円偏光となる。 Here, R 11 ) is 360 degrees, and R 11 ) / R 12 ) and R 11 ) / R 13 ) are 2 ± 0.1. In this range, R 12 ) and R 13 ) are about 180 [degrees]. Further, assuming that R 12 ) / R 22 ) and R 13 ) / R 23 ) are in the range of 2 ± 0.1, R 22 ) and R 23 ) is about 90 degrees. At this time, as described above, the linearly polarized light having the wavelengths λ 2 and λ 3 transmitted through the broadband wave plate 10 is substantially circularly polarized.

ここで、光の偏光状態を表すミュラー行列を用いて、直線偏光の光で広帯域波長板に入射して透過するまでの偏光状態を記述する。広帯域波長板へ入射する光のストークスベクトルをSとし、広帯域波長板を出射する光のストークスベクトルをSとすると、ストークスベクトルSは、式(2)を用いて表される。
=G(θ、Γ)×G(θ、Γ)×S ・・・ (2)
なお、ストークスベクトルSは、[1、1、0、0]である。ただし、記号Tは転置を意味する。
Here, using the Mueller matrix representing the polarization state of light, the polarization state until linearly polarized light is incident on the broadband wave plate and transmitted is described. If the Stokes vector of the light incident on the broadband wave plate is S i and the Stokes vector of the light emitted from the broadband wave plate is S o , the Stokes vector S o is expressed using Equation (2).
S o = G 2 (θ 2 , Γ 2) × G 1 (θ 1, Γ 1) × S i ··· (2)
The Stokes vector S i is [1, 1, 0, 0] T. However, the symbol T means transposition.

また、変換行列G(θ、Γ)およびG(θ、Γ)は、それぞれ第1の波長板13aおよび第2の波長板13bで生じる偏光状態の変化を表すものであり、前述のθ、θはそれぞれ入射偏光方向Sと複屈折層の光学軸とがなす角、Γ、Γはそれぞれ波長板13aと波長板13bのリタデーション値を表すものであり、式(3)を用いて表される。
Γ=Δn×d×2π/λ [rad] ・・・ (3)
ここで、Δnは波長板の屈折率異方性を表し、dは波長板の厚さ、λは波長を表す。
Also, the conversion matrices G 11 , Γ 1 ) and G 22 , Γ 2 ) represent changes in the polarization state generated in the first wave plate 13a and the second wave plate 13b, respectively. , Θ 1 and θ 2 are angles formed by the incident polarization direction S i and the optical axis of the birefringent layer, and Γ 1 and Γ 2 are retardation values of the wave plate 13a and the wave plate 13b, respectively. It is expressed using equation (3).
Γ = Δn × d × 2π / λ [rad] (3)
Here, Δn represents the refractive index anisotropy of the wave plate, d represents the thickness of the wave plate, and λ represents the wavelength.

変換行列G(θ、Γ)は、さらに以下に示すように3つの変換行列に分けられる。   The transformation matrix G (θ, Γ) is further divided into three transformation matrices as shown below.

G(θ、Γ)=T(θ)C(Γ)T(−θ) ・・・ (4)   G (θ, Γ) = T (θ) C (Γ) T (−θ) (4)

Figure 0005083014
Figure 0005083014

Figure 0005083014
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ここで、式(5)のT(θ)は旋光子行列であり、旋光子行列T(θ)は、式(5)に示すように、ポアンカレ球のS3軸の周りにストークスベクトルを2θ回転させる変換行列である。また、C(Γ)は位相子行列であり、位相子行列C(Γ)は、式(6)に示すように、ポアンカレ球のS1軸の周りにストークスベクトルをΓ回転させる変換行列である。   Here, T (θ) in Equation (5) is an optical rotator matrix, and the optical rotator matrix T (θ) rotates the Stokes vector by 2θ around the S3 axis of the Poincare sphere as shown in Equation (5). This is the transformation matrix Further, C (Γ) is a phaser matrix, and the phaser matrix C (Γ) is a transformation matrix for rotating the Stokes vector by Γ around the S1 axis of the Poincare sphere, as shown in Expression (6).

ここで、複屈折材料の屈折率異方性であるΔnは一般に波長依存性を有し、A、B、Cを材料に依存する分散係数とすると、近似的に以下のコーシーの式で表される。
Δn(λ)=A+B/λ+C/λ ・・・ (7)
ここで、λは波長であり、表1および表2に、それぞれ複屈折材料を水晶、高分子液晶としたとき入射する光の波長に対するそれぞれのΔnの値を示す。
Here, Δn, which is the refractive index anisotropy of a birefringent material, generally has a wavelength dependency, and when A, B, and C are dispersion coefficients depending on the material, it is approximately expressed by the following Cauchy equation: The
Δn (λ) = A + B / λ 2 + C / λ 4 (7)
Here, λ is the wavelength, and Tables 1 and 2 show the values of Δn with respect to the wavelength of incident light when the birefringent material is quartz or polymer liquid crystal, respectively.

Figure 0005083014
Figure 0005083014

Figure 0005083014
Figure 0005083014

表1の各波長における特性から水晶では、それぞれA=0.00849、B=0.000255、C=−1.46E−05の値が求められる。一方、表2の各波長における特性から高分子液晶では、それぞれA=0.0360、B=0.000751、C=0.000140の値が求められる。また、波長分散がない、すなわち波長に依存しない複屈折材料を仮定すると、それぞれの分散係数はA=定数、B=0、C=0の値として求められる。以上の各複屈折材料の分散係数を用いて計算した楕円率および方位角の結果を図3に示す。図3(a)および図3(b)は、波長板を1枚として各複屈折材料で構成したときの特性、図3(c)および図3(d)は、波長板を2枚積層して各複屈折材料で構成したときの特性を示す。また、これらは、405nmの波長の光が入射するとき、リタデーション値が360[度]となるλ板として規格化するときの各特性である。なお、1枚の波長板で構成する場合、入射する光の偏光方向に対して光学軸は45°の角度をなし、2枚の波長板で構成する場合、入射する光の偏光方向に対して、最初に入射する波長板の光学軸はθ1=22.5°の角度をなし、次に入射する波長板の光学軸はθ=90°の角度をなすものである。なお、(偏光方向の)方位角は、入射光の偏光方向と出射光の偏光方向とがなす角度である。 From the characteristics at each wavelength in Table 1, for quartz, values of A = 0.00849, B = 0.002555, and C = −1.46E−05 are obtained. On the other hand, in the polymer liquid crystal, values of A = 0.0360, B = 0.000751, and C = 0.000140 are obtained from the characteristics at each wavelength in Table 2, respectively. Further, assuming a birefringent material that does not have wavelength dispersion, that is, does not depend on wavelength, the respective dispersion coefficients are obtained as values of A = constant, B = 0, and C = 0. FIG. 3 shows the results of the ellipticity and azimuth calculated using the dispersion coefficients of the above birefringent materials. 3 (a) and 3 (b) show the characteristics when each wave plate is made of each birefringent material, and FIGS. 3 (c) and 3 (d) show two wave plates stacked. The characteristics when each birefringent material is used. These are the characteristics when standardized as a λ plate having a retardation value of 360 degrees when light having a wavelength of 405 nm is incident. In the case of a single wave plate, the optical axis is at an angle of 45 ° with respect to the polarization direction of incident light. In the case of two wave plates, the optical axis is relative to the polarization direction of incident light. The optical axis of the wave plate that is incident first forms an angle of θ 1 = 22.5 °, and the optical axis of the wave plate that is incident next forms an angle of θ 2 = 90 °. The azimuth angle (of the polarization direction) is an angle formed by the polarization direction of incident light and the polarization direction of outgoing light.

このように波長板1枚の構成に比べて2枚の構成の方が、405nm波長帯でλ板として機能するとともに、DVD用波長である660nm波長帯とCD用波長である785nm波長帯の双方に対して楕円率が高い値となり、本発明の目的とする効果が得られやすい。また、各波長帯は、上記のように波長の幅を持たせている。例えば、光源となる半導体レーザそのものの個体素子のばらつきや温度変化によって変化する波長において、2枚の構成では、楕円率を大きく低下させず安定した特性を得ることができるものである。図3(a)および図3(c)に入射する光の波長に対する楕円率を示しているが、660nm波長帯および785nm波長帯の双方で高い楕円率を有するためには、660nmから785nmの間の波長をλとして、各リタデーション値の比が、
(λ)/R(λ)=2 ・・・ (8)
(λ)/R(λ)=2 ・・・ (9)
を満たすことが好ましい。この条件を満たす複屈折材料としては特に水晶および高分子液晶が好ましく、さらにλの値が660nmと785nmとの中間波長723nmにおいて、上記条件式を満たすとより好ましい。また、上記(A)〜(E)の条件はλとλの波長の光に対する条件であるが、λ、λおよびλ(λ<λ<λ)の光が入射するとき、λに関する(A)〜(E)のパラメータはλのパラメータとして置き換えてもよい。
In this manner, the two-plate configuration functions as a λ plate in the 405 nm wavelength band and both the 660 nm wavelength band for DVD and the 785 nm wavelength band for CD compared to the configuration of one wavelength plate. As a result, the ellipticity becomes a high value, and the intended effect of the present invention is easily obtained. Each wavelength band has a wavelength range as described above. For example, at a wavelength that changes due to variations in individual elements of the semiconductor laser itself serving as a light source or temperature changes, the two-element configuration can obtain stable characteristics without greatly reducing the ellipticity. 3 (a) and 3 (c) show the ellipticity with respect to the wavelength of the incident light. In order to have a high ellipticity in both the 660 nm wavelength band and the 785 nm wavelength band, it is between 660 nm and 785 nm. The ratio of the retardation values is λ c
R 11 ) / R 1c ) = 2 (8)
R 1c ) / R 2c ) = 2 (9)
It is preferable to satisfy. Particularly crystal and polymer liquid crystal is preferable as this condition is satisfied birefringent material, in yet medium wavelength 723nm with values 660nm and 785nm of the lambda c, more preferably it satisfies the above conditions. The above conditions (A) to (E) are conditions for light of wavelengths λ 1 and λ 2 , but light of λ 1 , λ 2 and λ 3123 ) is incident. Then, the parameters (A) to (E) related to λ 2 may be replaced with the parameters of λ 3 .

次に、広帯域波長板10に波長λの光で入射して、出射する光の楕円率および偏光の方位角と、広帯域波長板10を構成する第1の波長板13aおよび第2の波長板13bの各設定条件について説明する。まず、第1の波長板13aの光学軸と入射光の偏光方向とがなす角度θを22.5[度]、第2の波長板13bの光学軸と入射光の偏光方向とがなす角度θを90[度]とする。そして、各波長板のリタデーション値の比、R(λ)/R(λ)を2とする。 Next, the ellipticity and the azimuth angle of the polarized light that enters and exits the broadband wavelength plate 10 with the light having the wavelength λ 1 , the first wavelength plate 13 a and the second wavelength plate constituting the broadband wavelength plate 10. Each setting condition 13b will be described. First, the angle theta 1 formed between the polarization direction of the optical axis and the incident light of the first wave plate 13a is 22.5 [degrees], the angle formed between the polarization direction of the incident light and the optical axis of the second wave plate 13b is Let θ 2 be 90 degrees. The ratio of retardation values of the wave plates, R 11 ) / R 21 ), is 2.

図4(a)および図4(b)にそれぞれ、第1の波長板13aのリタデーション値(R(λ))に対する楕円率、R(λ)に対する偏光方向の方位角との関係を示す。これらは、いずれも連続的に変化する特性を有する。また、λ波長板としての機能するため、楕円率の絶対値が0.1以下であるとともに、偏光方向の方位角が0±10[度]の範囲内であると、直線偏光で入射する光の偏光状態を大きく変化させることがないので好ましい。ここでは、R(λ)が360±5[度]の範囲内では上記のλ波長板としての機能を満たしている。また、図4(a)の特性より、R(λ)が上記範囲から大きく外れると、楕円率の絶対値が0.1を超える。 FIG. 4A and FIG. 4B respectively show the ellipticity with respect to the retardation value (R 11 )) of the first wave plate 13a and the azimuth angle of the polarization direction with respect to R 11 ). Indicates. These all have continuously changing characteristics. In addition, since it functions as a λ wavelength plate, when the absolute value of the ellipticity is 0.1 or less and the azimuth angle of the polarization direction is in the range of 0 ± 10 [degrees], the light incident as linearly polarized light This is preferable because the polarization state is not greatly changed. Here, when R 11 ) is in the range of 360 ± 5 [degrees], the function as the λ wavelength plate is satisfied. In addition, when R 11 ) deviates significantly from the above range, the absolute value of the ellipticity exceeds 0.1 from the characteristics shown in FIG.

図5は、R(λ)/R(λ)とR(λ)の関係による広帯域波長板10の特性を示す図であり、図5(a)はこれらの組み合わせによって得られる楕円率を示し、図5(b)はこれらの組み合わせによって得られる偏光方向の方位角を示すものである。また、図5(a)において楕円率範囲を示すとともに、それぞれの楕円率が得られる上記2つの組み合わせからなる領域を太線の枠で示す。図5(a)より、R(λ)が360±5[度]の範囲内かつ、R(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内では、楕円率が−0.05〜0.05の範囲内に入っており、λ波長板としての機能を満たしている。そして、R(λ)が上記範囲から大きく外れると、楕円率の絶対値が0.1を超える。また、図5(b)に示すR(λ)/R(λ)とR(λ)の範囲の組み合わせでは偏光方向の方位角はいずれも0.0〜1.0の範囲となる。なお、楕円率および偏光方向の方位角は領域分けしているが連続して変化する特性を有する。 FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the broadband wave plate 10 based on the relationship between R 11 ) / R 21 ) and R 11 ), and FIG. FIG. 5 (b) shows the azimuth angle of the polarization direction obtained by a combination of these. Further, in FIG. 5A, the ellipticity range is shown, and a region composed of the above two combinations from which the respective ellipticities are obtained is indicated by a bold frame. From FIG. 5 (a), when R 11 ) is in the range of 360 ± 5 [degrees] and R 11 ) / R 21 ) is in the range of 2 ± 0.1, the ellipse The ratio is in the range of −0.05 to 0.05, and the function as a λ wavelength plate is satisfied. And when R 11 ) deviates significantly from the above range, the absolute value of the ellipticity exceeds 0.1. Further, in the combination of the ranges R 11 ) / R 21 ) and R 11 ) shown in FIG. It becomes a range. Although the ellipticity and the azimuth angle of the polarization direction are divided into regions, they have characteristics that change continuously.

図6は、θとθとの関係による広帯域波長板10の特性を示す図であり、図6(a)はこれらの組み合わせによって得られる楕円率を示し、図6(b)はこれらの組み合わせによって得られる偏光方向の方位角を示すものである。また、図6(b)において偏光方向の方位角の範囲を示すとともに、それぞれの偏光方向の方位角が得られるθとθとの組み合わせからなる領域を太線の枠で示す。図6(b)においてθが22.5±2.5[度]の範囲内かつ、θが90±5[度]の範囲内では、偏光方向の方位角が0±10[度]のの範囲内に入っており、λ波長板としての機能を満たしている。また、θが90±5[度]の範囲内から外れる場合は偏光方向の方位角が0±10[度]の範囲内からも外れる。 FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the broadband wave plate 10 based on the relationship between θ 1 and θ 2 , FIG. 6 (a) shows the ellipticity obtained by the combination thereof, and FIG. 6 (b) shows these characteristics. The azimuth angle of the polarization direction obtained by the combination is shown. Further, in FIG. 6B, the range of the azimuth angle in the polarization direction is shown, and a region composed of a combination of θ 1 and θ 2 from which the azimuth angle in each polarization direction is obtained is indicated by a bold frame. In FIG. 6B, when θ 1 is in the range of 22.5 ± 2.5 [degrees] and θ 2 is in the range of 90 ± 5 [degrees], the azimuth angle of the polarization direction is 0 ± 10 [degrees]. It satisfies the function as a λ wavelength plate. Further, when θ 2 is out of the range of 90 ± 5 [degrees], the azimuth angle of the polarization direction is also out of the range of 0 ± 10 [degrees].

図7は、波長λの光が入射して、上記条件(B)と(D)との範囲内でそれぞれ、上限値((B):2.1、(D):95[度])、中間値((B):2.0、(D):90[度])、下限値((B):1.9、(D):85[度])で固定し、他の上記条件(A)および(C)の範囲内で値を変化させて出射光の楕円率および偏光方向の方位角を示したものである。図7(a)は、θに対する楕円率を示したものであり、点線は上記上限値において最大となる楕円率、一点鎖線は上記下限値において最小となる楕円率、実線は上記中間値において中間となる楕円率の特性である。これにより上記条件(A)および(C)を変化させて変動する楕円率は、図7(a)のθの範囲において0±0.1の範囲内となる。 FIG. 7 shows that the light of wavelength λ 1 is incident and the upper limit values ((B): 2.1, (D): 95 [degrees]) within the ranges of the conditions (B) and (D), respectively. , Fixed at the intermediate value ((B): 2.0, (D): 90 [degrees]), lower limit value ((B): 1.9, (D): 85 [degrees]), and other above conditions The values are changed within the ranges of (A) and (C) to show the ellipticity of the emitted light and the azimuth angle of the polarization direction. FIG. 7A shows the ellipticity with respect to θ 1. The dotted line indicates the maximum ellipticity at the upper limit value, the alternate long and short dash line indicates the minimum ellipticity at the lower limit value, and the solid line indicates the intermediate value. This is an intermediate ellipticity characteristic. As a result, the ellipticity that fluctuates by changing the conditions (A) and (C) is within the range of 0 ± 0.1 in the range of θ 1 in FIG.

また、図7(b)も図7(a)と同じ条件において、θに対する偏光方向の方位角を示したものであり、点線は上記上限値において最大となる偏光方向の方位角、一点鎖線は上記下限値において最小となる偏光方向の方位角、実線は上記中間値において中間となる偏光方向の方位角の特性である。これにより上記条件(A)および(C)を変化させて変動する偏光方向の方位角は、図7(b)のθの範囲において、ほぼ0±10[度]の範囲内となる。図7(a)および図7(b)より、上記(A)〜(D)の範囲内で設定することによって、λの波長の光に対してλ波長板として機能していることが示されている。 FIG. 7B also shows the azimuth angle of the polarization direction with respect to θ 1 under the same conditions as in FIG. 7A. The dotted line indicates the maximum azimuth angle of the polarization direction at the above upper limit value, which is a one-dot chain line. Is the characteristic of the azimuth angle of the polarization direction that is minimum at the lower limit value, and the solid line is the characteristic of the azimuth angle of the polarization direction that is intermediate at the intermediate value. Thus the azimuth angle of the polarization direction varies by varying the above conditions (A) and (C), in theta 1 range of FIG. 7 (b), it becomes substantially 0 ± 10 range [degrees]. 7 (a) and 7 (b) show that it functions as a λ wavelength plate for light having a wavelength of λ 1 by setting within the range of (A) to (D) above. Has been.

次に、広帯域波長板10に波長λの光で入射して、出射する光の楕円率について説明する。上記条件(A)〜(E)をそれぞれ中間値、つまり、(A)としてR(λ)/R(λ)が2、(B)としてR(λ)/R(λ)が2、(C)としてR(λ)を360[度]、(D)としてθが90[度]、そして(E)としてθが22.5[度]とする。 Next, the ellipticity of light that enters and exits the broadband wavelength plate 10 with light having a wavelength λ 2 will be described. Each of the above conditions (A) to (E) is an intermediate value, that is, R 12 ) / R 22 ) is 2 as (A) and R 11 ) / R 1 (B is as (B). (λ 2 ) is 2, (C) is R 11 ) is 360 [degrees], (D) is θ 2 is 90 [degrees], and (E) is θ 1 is 22.5 [degrees]. .

このときの条件において、R(λ)/R(λ)と楕円率との関係を図8に示す。λの波長の光が入射するときに円偏光で出射されることが望ましく、楕円率では1となれば最も好ましい。このようにλの波長の光に対してλ/4板として機能するには、楕円率の絶対値は0.7以上であることが好ましく、0.85以上であればより好ましい。そして図8より、R(λ)/R(λ)=2のとき楕円率を最大値(=1.0)としてR(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内においても波長λにおいてλ/4板の機能を満たしている。また、この条件が大きく外れることで楕円率の絶対値が0.7を下回る。 FIG. 8 shows the relationship between R 12 ) / R 22 ) and the ellipticity under the conditions at this time. It is desirable to be emitted by the circularly polarized light when light of wavelength lambda 2 enters, and most preferred if the 1 in ellipticity. Thus to function as a lambda / 4 plate with respect to light having a wavelength of lambda 2, the absolute value of ellipticity is preferably 0.7 or more, and more preferably equal to 0.85 or more. From FIG. 8, when R 12 ) / R 22 ) = 2, the ellipticity is the maximum value (= 1.0), and R 12 ) / R 22 ) is 2 ±. meets the function of lambda / 4 plate at the wavelength lambda 2 is also within the scope of 0.1. In addition, the absolute value of the ellipticity falls below 0.7 because this condition is greatly deviated.

また、上記条件(A)〜(E)をそれぞれ中間値として、R(λ)/R(λ)と楕円率との関係を図9に示す。R(λ)/R(λ)=2のとき楕円率を最大値(=1.0)としてR(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内においても波長λにおいてλ/4板の機能を満たしている。また、この条件が大きく外れることで楕円率の絶対値が0.7を下回る。 Further, FIG. 9 shows the relationship between R 11 ) / R 12 ) and the ellipticity, with the above conditions (A) to (E) as intermediate values. When R 11 ) / R 12 ) = 2, the ellipticity is the maximum value (= 1.0), and R 11 ) / R 12 ) is in a range of 2 ± 0.1 meets the function of lambda / 4 plate at the wavelength lambda 2 is also at the inner. In addition, the absolute value of the ellipticity falls below 0.7 because this condition is greatly deviated.

次に、θと楕円率との関係を図10に示す。上記条件(A)〜(C)、(E)をそれぞれ中間値として、上記(D)の条件においてθ=90[度]において楕円率=1となり、θが90±5[度]の範囲内においても波長λにおいてλ/4板の機能を満たしている。また、この条件が大きく外れることで楕円率の絶対値が0.7を下回る。 Next, FIG. 10 the relationship between theta 2 and ellipticity. With the above conditions (A) to (C) and (E) as intermediate values, the ellipticity = 1 when θ 2 = 90 [degrees] under the condition (D), and θ 2 is 90 ± 5 [degrees]. meets the function of lambda / 4 plate at the wavelength lambda 2 is also within the scope. In addition, the absolute value of the ellipticity falls below 0.7 because this condition is greatly deviated.

同様に、θと楕円率との関係を図11に示す。上記条件(A)〜(D)をそれぞれ中間値として、上記(E)の条件、つまりθが90[度]であるとき、θが22.5±2.5[度]の範囲では、波長λにおいてλ/4板としての機能を満たしている。また、この条件が大きく外れることで楕円率の絶対値が0.7を下回る。 Similarly, illustrating the relationship between theta 1 and ellipticity in Figure 11. With the above conditions (A) to (D) as intermediate values, when the above condition (E), that is, θ 2 is 90 [degrees], θ 1 is in the range of 22.5 ± 2.5 [degrees]. The wavelength λ 2 satisfies the function as a λ / 4 plate. In addition, the absolute value of the ellipticity falls below 0.7 because this condition is greatly deviated.

次に、R(λ)/R(λ)とR(λ)/R(λ)との組み合わせにより得られる楕円率の関係を図12に示す。また、各楕円率の範囲となる上記組み合わせの領域は、太線で囲ってその領域を表している。これより、R(λ)/R(λ)が2±0.1であるとともにR(λ)/R(λ)が2±0.1である条件では、ほぼ0.9以上の楕円率が得られ、波長λにおいて楕円率が0.7以上となるλ/4板の機能を満たしている。なお、楕円率は領域分けしているが連続して変化する特性を有する。 Next, FIG. 12 shows the relationship between the ellipticities obtained by combining R 11 ) / R 12 ) and R 12 ) / R 22 ). In addition, the above-described combination area that is the range of each ellipticity is surrounded by a bold line to represent the area. From this, under the condition that R 11 ) / R 12 ) is 2 ± 0.1 and R 12 ) / R 22 ) is 2 ± 0.1, 0.9 or more ellipticity is obtained, ellipticity meets function of lambda / 4 plate is 0.7 or more at a wavelength of lambda 2. Although the ellipticity is divided into regions, it has a characteristic of continuously changing.

同様に、θとθとの組み合わせにより得られる楕円率の関係を図13に示す。また、各楕円率の範囲となる上記組み合わせの領域は、太線で囲ってその領域を表している。この特性より、楕円率が同値をとるためのθとθとの関係は、
θ=22.5−{(90−θ)/2}[度]
で示すことができる。また、このとき、θが90±5[度]、かつθが22.5−{(90−θ)/2}±2.5[度]の範囲では、波長λにおいてλ/4板としての機能を満たしている。上記範囲から大きく外れる場合、楕円率の絶対値は0.7を下回る。なお、同様に楕円率は領域分けしているが連続して変化する特性を有する。
Similarly, FIG. 13 shows the relationship of ellipticity obtained by the combination of θ 1 and θ 2 . In addition, the above-described combination area that is the range of each ellipticity is surrounded by a bold line to represent the area. From this characteristic, the relationship between θ 1 and θ 2 for the ellipticity to have the same value is
θ 1 = 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} [degrees]
Can be shown. At this time, theta 2 is 90 ± 5 [degrees], and theta 1 22.5 - in the range of {(90-θ 2) / 2} ± 2.5 [ degrees], the wavelength lambda 2 lambda / Satisfies the function of 4 plates. If it is significantly out of the above range, the absolute value of the ellipticity is below 0.7. Similarly, the ellipticity is divided into regions but has a characteristic of continuously changing.

図14は、上記条件(A)〜(C)との範囲内でそれぞれ、中間値((A):2.0、(B):2.0、(C):360[度])、条件1((A):1.9、(B):2.1、(C):355[度])、
条件2((A):2.1、(B):1.9、(C):365[度])で固定し、他の上記条件(D)および(E)の範囲内で値を変化させて出射光の楕円率を示したものである。図14(a)は、θを95[度]と固定して、θに対する楕円率を示したものであり、点線は上記中間値において最大となる楕円率、一点鎖線は上記条件1において最小となる楕円率、実線は上記条件2において最小となる楕円率の特性である。
FIG. 14 shows intermediate values ((A): 2.0, (B): 2.0, (C): 360 [degrees]), conditions within the ranges of the above conditions (A) to (C), respectively. 1 ((A): 1.9, (B): 2.1, (C): 355 [degrees]),
Fixed under condition 2 ((A): 2.1, (B): 1.9, (C): 365 [degrees]), and the value changed within the range of the other conditions (D) and (E) The ellipticity of the emitted light is shown. FIG. 14A shows the ellipticity with respect to θ 1 with θ 2 fixed at 95 degrees, the dotted line indicates the ellipticity that is the maximum at the intermediate value, and the alternate long and short dash line indicates the condition 1 above. The minimum ellipticity and the solid line are the characteristics of the minimum ellipticity in the above condition 2.

同様に、図14(b)は、θを90[度]と固定したとき、図14(c)は、θを85[度]と固定してθを変化させたときの楕円率を示したものである。なお、このほかの条件における楕円率は、いずれも図14(a)〜図14(c)に示した中間値における楕円率と条件1における楕円率との間をとる。また、図15(a)は図14(a)〜図14(c)の中間値において、θおよびθを変化させたときの楕円率の特性をまとめたものである。また、図15(b)、図15(c)は、それぞれ図14(a)〜図14(c)の条件1、図14(a)〜図14(c)の条件2において、θおよびθを変化させたときの楕円率の特性をまとめたものである。これらの特性から、上記条件(A)〜(E)の範囲内では、波長λにおいて楕円率が0.7以上となり、λ/4板として機能していることが示されている。 Similarly, FIG. 14 (b), when fixing the theta 2 and 90 [degrees], FIG. 14 (c), ellipticity when the theta 2 fixed with 85 [degrees] changing the theta 1 Is shown. Note that the ellipticity under other conditions is between the ellipticity at the intermediate value shown in FIGS. 14A to 14C and the ellipticity under condition 1. FIG. 15A summarizes the characteristics of ellipticity when θ 1 and θ 2 are changed in the intermediate values of FIGS. 14A to 14C. 15 (b) and 15 (c) respectively show θ 1 and Condition 1 in FIGS. 14 (a) to 14 (c) and Condition 2 in FIGS. 14 (a) to 14 (c), respectively. The characteristics of ellipticity when θ 2 is changed are summarized. These characteristics, within the range of the above condition (A) ~ (E), the ellipticity becomes 0.7 or more at a wavelength of lambda 2, it is shown that functions as lambda / 4 plate.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、波長λの光に対してλ板としての機能を有するとともに、波長λの光に対して楕円率が0.7以上となるλ/4板としての機能を有する広帯域波長板について説明した。第2の実施の形態では、波長λの光に対してλ板としての機能を有するとともに、波長λの光に対して楕円率が0.85以上となるλ/4板となる広帯域波長板の構成条件について説明する。
(Second Embodiment)
The first embodiment has a function as a λ plate for light of wavelength λ 1 and a function as a λ / 4 plate having an ellipticity of 0.7 or more for light of wavelength λ 2. The broadband wave plate having the above has been described. In the second embodiment, a broadband wavelength that functions as a λ plate with respect to light of wavelength λ 1 and becomes a λ / 4 plate with an ellipticity of 0.85 or more with respect to light of wavelength λ 2. The structural conditions of the plate will be described.

第1の実施の形態と同様に第1の波長板13aと第2の波長板13bが有するリタデーション値および積層条件となるθとθを用いて、次の(A´)、(B)〜(D)および(E´)の条件すべてを満たすように広帯域波長板を構成するとよい。なお、(B)〜(D)は、第1の実施の形態と同じ条件である。
(A´)R(λ)[度]>R(λ)[度]であり、R(λ)/R(λ)が2±0.05の範囲内にある。
(B)R(λ)[度]>R(λ)[度]であり、R(λ)/R(λ)が2±0.1の範囲内にある。
(C)R(λ)[度]が、(360×k)±5[度]の範囲(kは奇数:1,3,5・・・)である。
(D)θが90±5[度]の範囲である。
(E´)θが22.5−{(90−θ)/2}±1.5[度]の範囲である。
As in the first embodiment, the following (A ′) and (B) are used by using the retardation values and the lamination conditions θ 1 and θ 2 of the first wave plate 13a and the second wave plate 13b. The broadband wave plate may be configured to satisfy all of the conditions (D) and (E ′). In addition, (B)-(D) are the same conditions as 1st Embodiment.
(A ′) R 12 ) [degree]> R 22 ) [degree], and R 12 ) / R 22 ) is in the range of 2 ± 0.05. .
(B) R 11 ) [degree]> R 12 ) [degree], and R 11 ) / R 12 ) is in the range of 2 ± 0.1.
(C) R 11 ) [degree] is in the range of (360 × k) ± 5 [degree] (k is an odd number: 1, 3, 5,...).
(D) θ 2 is in a range of 90 ± 5 [degrees].
(E ′) θ 1 is in the range of 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} ± 1.5 [degrees].

図16は、上記条件(A´)、(B)および(C)の範囲内でそれぞれ、中間値((A´):2.0、(B):2.0、(C):360[度])、条件3((A´):1.95、(B):2.1、(C):355[度])、条件4((A´):2.05、(B):1.9、(C):365[度])で固定し、他の上記条件(D)および(E´)の範囲内で値を変化させて出射光の楕円率を示したものである。図16(a)は、θを95[度]と固定して、θに対する楕円率を示したものであり、点線は上記中間値において最大となる楕円率、一点鎖線は上記条件3において最小となる楕円率、実線は上記条件4において最小となる楕円率の特性である。 FIG. 16 shows the intermediate values ((A ′): 2.0, (B): 2.0, (C): 360 [) within the ranges of the above conditions (A ′), (B), and (C), respectively. Degree)), condition 3 ((A ′): 1.95, (B): 2.1, (C): 355 [degree]), condition 4 ((A ′): 2.05, (B): 1.9, (C): 365 [degrees]), and the value is changed within the range of the other conditions (D) and (E ′) to show the ellipticity of the emitted light. FIG. 16A shows the ellipticity with respect to θ 1 with θ 2 fixed at 95 [degrees]. The dotted line indicates the ellipticity that is maximum at the intermediate value, and the alternate long and short dash line indicates the condition 3 above. The minimum ellipticity and the solid line are the characteristics of the minimum ellipticity in the above condition 4.

同様に、図16(b)は、θを90[度]と固定したとき、図16(c)は、θを85[度]と固定してθを変化させたときの楕円率を示したものである。なお、このほかの条件における楕円率は、いずれも図16(a)〜図16(c)に示した中間値における楕円率と条件4における楕円率との間をとる。また、図17(a)は図16(a)〜図16(c)の中間値において、θおよびθを変化させたときの楕円率の特性をまとめたものである。また、図17(b)、図17(c)は、それぞれ図16(a)〜図16(c)の条件3、図16(a)〜図16(c)の条件4において、θおよびθを変化させたときの楕円率の特性をまとめたものである。これらの特性から、上記条件(A´)、(B)〜(C)および(E´)の範囲内では、波長λにおいて楕円率が0.85以上となり、λ/4板として機能していることが示されている。なお、波長λの光が入射するときの楕円率および偏光方向の方位角は図7に示す範囲内であり、波長λの光に対してλ板としての機能を有する。また、上記(A´)、(B)〜(C)および(E´)の条件はλとλの波長の光に対する条件であるが、λ、λおよびλ(λ<λ<λ)の光が入射するとき、λに関する(A)〜(E)のパラメータはλのパラメータとして置き換えてもよい。 Similarly, FIG. 16 (b), when the theta 2 is fixed at 90 [degrees], FIG. 16 (c), ellipticity when the theta 2 fixed with 85 [degrees] changing the theta 1 Is shown. Note that the ellipticity under the other conditions is between the ellipticity at the intermediate value and the ellipticity under condition 4 shown in FIGS. FIG. 17A summarizes the characteristics of ellipticity when θ 1 and θ 2 are changed in the intermediate values of FIGS. 16A to 16C. 17 (b) and 17 (c) respectively show θ 1 and Condition 1 in conditions 3 in FIGS. 16 (a) to 16 (c) and conditions 4 in FIGS. 16 (a) to 16 (c). The characteristics of ellipticity when θ 2 is changed are summarized. From these characteristics, within the range of the above conditions (A ′), (B) to (C), and (E ′), the ellipticity is 0.85 or more at the wavelength λ 2 and functions as a λ / 4 plate. It has been shown that Note that the ellipticity and the azimuth angle of the polarization direction when the light with the wavelength λ 1 is incident are within the range shown in FIG. 7, and the light has a function as a λ plate with respect to the light with the wavelength λ 1 . The above conditions (A ′), (B) to (C) and (E ′) are conditions for light having wavelengths of λ 1 and λ 2 , but λ 1 , λ 2 and λ 31 < When light of λ 23 ) enters, the parameters (A) to (E) related to λ 2 may be replaced with the parameters of λ 3 .

なお、第1の実施形態においても共通するが、θおよびθは符号が反転しても成立する。つまり、θを−θに、θを−θとしても、上記の関係を満足するものである。また、これまでの説明では、波長λの第1の波長板13aのリタデーション値(R(λ))[度]を360±5度の波長板としたが、(360×k)±5度(kは奇数:1,3,5・・・)としても成立する。360±5度はk=1としたときの一つの例である。 In addition, although common also in 1st Embodiment, (theta) 1 and (theta) 2 are materialized even if a code | symbol is reversed. That is, even when θ 1 is set to −θ 1 and θ 2 is set to −θ 2 , the above relationship is satisfied. In the description so far, the retardation value (R 11 )) [degree] of the first wave plate 13a having the wavelength λ 1 is a wave plate of 360 ± 5 degrees, but (360 × k) ± It is also established as 5 degrees (k is an odd number: 1, 3, 5...). 360 ± 5 degrees is an example when k = 1.

(第3の実施の形態)
図18に広帯域波長板付き偏光型回折格子40の断面模式図を示す。広帯域波長板付き偏光型回折格子40は、第1または第2の実施形態にかかる広帯域波長板10に偏光ホログラム30を積層したものである。偏光ホログラム30は、透明基板11d上に断面が周期的な凹凸形状であって、Y方向に平行なストライプ状となる回折格子31と光学的に透明となる充填材32から構成される。また、回折格子31は複屈折性を示すとともに、充填材32の等方性屈折率nが、回折格子31の常光屈折率nと異常光屈折率nのいずれか一方に略等しいものとする。
(Third embodiment)
FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of a polarizing diffraction grating 40 with a broadband wavelength plate. The polarization diffraction grating 40 with a broadband wavelength plate is obtained by laminating a polarization hologram 30 on the broadband wavelength plate 10 according to the first or second embodiment. The polarization hologram 30 includes a diffraction grating 31 having a periodic uneven shape on a transparent substrate 11d and having a stripe shape parallel to the Y direction, and a filler 32 that is optically transparent. Further, the diffraction grating 31 with showing a birefringence, as isotropic refractive index n s of the filler 32 is substantially equal to either the ordinary refractive index n o and extraordinary refractive index n e of the diffraction grating 31 And

例えば、回折格子31が常光屈折率nを示す方向が図18のX方向であって、充填材32の屈折率nがnに略等しい場合、Z方向に進行するX方向の直線偏光の光は偏光状態をほぼ変えないで広帯域波長板付き偏光型回折格子40を直進透過する。また、Y方向の直線偏光の光は、屈折率nと屈折率nとの差を感じるので回折する。このように、広帯域波長板10にホログラム素子を積層することで入射する光の偏光方向に対して出射させる光の作用を変えることができる。なお、回折格子の断面の形状は矩形形を例として示したが、これに限らず、ブレーズ形状やブレーズ形状を階段状に近似した擬似ブレーズ形状であってもよい。 For example, the direction in which the diffraction grating 31 showing the ordinary refractive index n o is an X direction in FIG. 18, when the refractive index n s of the filler 32 is substantially equal to n o, X direction of linearly polarized light traveling in the Z-direction The light passes through the polarizing diffraction grating 40 with the broadband wavelength plate in a straight line without changing the polarization state. Further, linearly polarized light in the Y direction is diffracted so feel the difference between the refractive index n s with the refractive index n e. Thus, by laminating the hologram element on the broadband wavelength plate 10, the action of the emitted light can be changed with respect to the polarization direction of the incident light. The cross-sectional shape of the diffraction grating is shown as an example of a rectangular shape, but is not limited thereto, and may be a blazed shape or a pseudo-blazed shape that approximates a blazed shape to a staircase shape.

(第4の実施の形態)
次に本願発明の第4の実施の形態として、第1または第2の実施形態の設計に基づく広帯域波長板10を光ヘッド装置の光学部品として配置する場合について説明する。図19は、異なる3つの波長、405nm波長帯、660nm波長帯、785nm波長帯の光を用いた光ヘッド装置100の構成を示すものである。また、光ヘッド装置100を構成する光学部品として従来の光ヘッド装置400と同じ光学部品は同じ番号を付して説明の重複を避ける。第3の実施形態にかかる光ヘッド装置100は、広帯域波長板111として第1の実施形態にかかる広帯域波長板10を配置する。さらに、トリクロイックプリズム112と対物レンズ114との間の光路中に405nm波長帯の光に対応するλ/4板118を配置する。
(Fourth embodiment)
Next, as a fourth embodiment of the present invention, a case where the broadband wavelength plate 10 based on the design of the first or second embodiment is arranged as an optical component of the optical head device will be described. FIG. 19 shows a configuration of the optical head device 100 using light of three different wavelengths, a 405 nm wavelength band, a 660 nm wavelength band, and a 785 nm wavelength band. Further, the same optical parts as those of the conventional optical head apparatus 400 are denoted by the same reference numerals as the optical parts constituting the optical head apparatus 100 to avoid duplicate description. In the optical head device 100 according to the third embodiment, the broadband wavelength plate 10 according to the first embodiment is disposed as the broadband wavelength plate 111. In addition, a λ / 4 plate 118 corresponding to light in the 405 nm wavelength band is disposed in the optical path between the trichromatic prism 112 and the objective lens 114.

ここで、図19において、405nm波長帯の光は光源101から出射してダイクロイックプリズム108で反射される。このとき反射される光はZ方向に進行するX方向の直線偏光(P偏光とする)となって広帯域波長板111に入射する。広帯域波長板111では偏光状態を変えないでそのまま出射させるので、トリクロイックプリズム112によって405nm波長帯のP偏光の光は反射されて進行方向を変えてX方向へ進み、λ/4板118によって円偏光となって光ディスク116の情報記録面に集光される。このように広帯域波長板111を透過する405nm波長帯の光は特定の偏光成分(P偏光)を有する直線偏光の状態でトリクロイックプリズム112によって反射されてλ/4板に入射するので、良好な円偏光の光で集光させることができる。   Here, in FIG. 19, light in the 405 nm wavelength band is emitted from the light source 101 and reflected by the dichroic prism 108. The light reflected at this time is incident on the broadband wavelength plate 111 as X-direction linearly polarized light (referred to as P-polarized light) traveling in the Z direction. Since the broadband wave plate 111 emits the light without changing the polarization state, the P-polarized light in the 405 nm wavelength band is reflected by the trichroic prism 112 and travels in the X direction while changing the traveling direction. The light is polarized and condensed on the information recording surface of the optical disk 116. As described above, light in the 405 nm wavelength band transmitted through the broadband wavelength plate 111 is reflected by the trichromatic prism 112 in the state of linear polarization having a specific polarization component (P-polarized light) and is incident on the λ / 4 plate. It can be condensed with circularly polarized light.

また、光ディスク116の情報記録面上に形成されたピットの情報を含んだ信号光は、再びλ/4板118を透過して直線偏光となってトリクロイックプリズム112で反射されるが、このときY方向の直線偏光の光(S偏光とする)となり、同じように広帯域波長板111を、偏光状態を変えずに出射する。そして、偏光ビームスプリッタ109によって反射され、光検出器117に集光される。   Further, the signal light including the information of the pits formed on the information recording surface of the optical disk 116 is transmitted through the λ / 4 plate 118 again and becomes linearly polarized light, and is reflected by the trichroic prism 112. The light is linearly polarized light in the Y direction (referred to as S-polarized light) and is similarly emitted from the broadband wavelength plate 111 without changing the polarization state. Then, the light is reflected by the polarization beam splitter 109 and collected on the photodetector 117.

一方で、光源102および光源103より出射された660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、それぞれP偏光の直線偏光で広帯域波長板111に入射して円偏光となり、トリクロイックプリズム112を直進透過してミラー113で反射されて光ディスク116に集光される。光ディスク116で反射された信号光は、再びミラー113で反射され、トリクロイックプリズム112を直進透過して、広帯域波長板111で円偏光からS偏光となる。そして、偏光ビームスプリッタ109によって反射され、光検出器117に集光される。このように広帯域波長板111とλ/4板118とを含む構成とすることで、3つの異なる波長の光に対して良好な円偏光で光ディスクに集光して記録・再生ができるので、品質の良い光ヘッド装置を実現することができる。   On the other hand, the light in the 660 nm wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band emitted from the light source 102 and the light source 103 are respectively P-polarized linearly polarized light and enter the broadband wavelength plate 111 to become circularly polarized light, and travel straight through the trichromatic prism 112. The light is transmitted, reflected by the mirror 113, and collected on the optical disk 116. The signal light reflected by the optical disk 116 is reflected again by the mirror 113, travels straight through the trichroic prism 112, and changes from circularly polarized light to S polarized light by the broadband wavelength plate 111. Then, the light is reflected by the polarization beam splitter 109 and collected on the photodetector 117. By including the broadband wavelength plate 111 and the λ / 4 plate 118 in this way, recording / reproduction can be performed by condensing on the optical disc with good circular polarization with respect to light of three different wavelengths. A good optical head device can be realized.

(第5の実施の形態)
次に本願発明の第5の実施の形態として、第3の実施形態の設計に基づく広帯域波長板付き偏光型回折格子40を光ヘッド装置の光学部品として配置する場合について説明する。図20は、異なる3つの波長、405nm波長帯、660nm波長帯、785nm波長帯の光を用いて第3の実施形態の光ヘッド装置100と異なる光ヘッド装置200の構成を示すものである。また、光ヘッド装置200を構成する光学部品として第3の実施形態の光ヘッド装置100と同じ光学部品は同じ番号を付して説明の重複を避ける。第4の実施形態にかかる光ヘッド装置200は、広帯域波長板付き偏光型回折格子211として第2の実施形態にかかる広帯域波長板付き偏光型回折格子40を配置する。さらに、光検出器217は広帯域波長板付き偏光型回折格子211によって回折された光が到達する位置に配置する。
(Fifth embodiment)
Next, as a fifth embodiment of the present invention, a case where a polarizing diffraction grating 40 with a broadband wavelength plate based on the design of the third embodiment is arranged as an optical component of an optical head device will be described. FIG. 20 shows a configuration of an optical head device 200 different from the optical head device 100 of the third embodiment using light of three different wavelengths, a 405 nm wavelength band, a 660 nm wavelength band, and a 785 nm wavelength band. Further, the same optical components as those of the optical head device 100 according to the third embodiment are denoted by the same reference numerals as the optical components constituting the optical head device 200 to avoid duplicate description. In the optical head device 200 according to the fourth embodiment, the polarizing diffraction grating with a broadband wavelength plate according to the second embodiment is disposed as the polarizing diffraction grating with a broadband wavelength plate 211. Further, the photodetector 217 is disposed at a position where the light diffracted by the polarization diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate reaches.

広帯域波長板付き偏光型回折格子211は第2の実施形態のように光ヘッド装置に用いられる他の光学素子と積層一体化することで部品点数の削減、光ヘッド装置組み立ての簡略化並びに装置の小型化が実現できる。このような構成にすることで、各波長の光源の出射直後の光路中にそれぞれ配置された回折格子を配さないようにでき、より小型化が実現できる。このように、広帯域波長板がレーザ光の光学的性質を変化させる少なくとも1つの光学素子と一体化されているとより好ましい。   The polarization type diffraction grating 211 with the broadband wave plate is laminated and integrated with other optical elements used in the optical head device as in the second embodiment, thereby reducing the number of parts, simplifying the assembly of the optical head device, and Miniaturization can be realized. By adopting such a configuration, it is possible to avoid arranging the diffraction gratings respectively arranged in the optical paths immediately after the emission of the light sources of the respective wavelengths, and further downsizing can be realized. Thus, it is more preferable that the broadband wave plate is integrated with at least one optical element that changes the optical properties of the laser light.

ここで、図20において、405nm波長帯の光は光源101から出射してダイクロイックプリズム108で反射される。このとき反射される光はZ方向に進行するP偏光となって広帯域波長板付き偏光型回折格子211に入射する。また、広帯域波長板付き偏光型回折格子211に含まれるホログラム素子30は、P偏光の光に対して回折しないように屈折率が調整されている。したがって、広帯域波長板付き偏光型回折格子211では偏光状態を変えないでそのまま出射させるので、トリクロイックプリズム112によって405nm波長帯のP偏光の光は反射されて進行方向を変えてX方向へ進み、λ/4板118によって円偏光となって光ディスク116の情報記録面に集光される。   Here, in FIG. 20, light in the 405 nm wavelength band is emitted from the light source 101 and reflected by the dichroic prism 108. The light reflected at this time becomes P-polarized light traveling in the Z direction and enters the polarizing diffraction grating 211 with a broadband wavelength plate. Further, the refractive index of the hologram element 30 included in the polarizing diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate is adjusted so as not to be diffracted with respect to P-polarized light. Therefore, since the polarization type diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate emits the light without changing the polarization state, the P-polarized light in the 405 nm wavelength band is reflected by the trichroic prism 112, changes the traveling direction, and proceeds in the X direction. It becomes circularly polarized light by the λ / 4 plate 118 and is condensed on the information recording surface of the optical disk 116.

また、光ディスク116の情報記録面上に形成されたピットの情報を含んだ信号光は、再びλ/4板118を透過して直線偏光となってトリクロイックプリズム112で反射され、このときS偏光となって広帯域波長板広帯域波長板付き偏光型回折格子211に入射する。広帯域波長板付き偏光型回折格子211のうち広帯域波長板10で偏光状態を変えずに、ホログラム素子30では回折格子と充填材との屈折率の差を感じるため回折し、コリメートレンズ110により光検出器217に集光される。   Further, the signal light including the information of the pits formed on the information recording surface of the optical disk 116 is transmitted again through the λ / 4 plate 118 to be linearly polarized and reflected by the trichroic prism 112. Then, the light enters the polarizing diffraction grating 211 with the broadband wave plate. Of the polarizing diffraction grating 211 with a broadband wavelength plate, the polarization state is not changed by the broadband wavelength plate 10, and the hologram element 30 diffracts because of the difference in refractive index between the diffraction grating and the filler, and is detected by the collimator lens 110. The light is condensed on the container 217.

一方で、光源102および光源103より出射された660nm波長帯の光および785nm波長帯の光は、それぞれP偏光の直線偏光で広帯域波長板付き偏光型回折格子211に入射して円偏光となり、トリクロイックプリズム112を直進透過してミラー113で反射されて光ディスク116に集光される。光ディスク116で反射された信号光は、再びミラー113で反射され、トリクロイックプリズム112を直進透過して広帯域波長板付き偏光型回折格子211に入射する。広帯域波長板付き偏光型回折格子211のうち広帯域波長板10で円偏光から直線偏光(S偏光)となり、さらに、ホログラム素子30では回折格子と充填材との屈折率の差を感じるため回折し、対物レンズ110により光検出器217に集光される。   On the other hand, the light in the 660 nm wavelength band and the light in the 785 nm wavelength band emitted from the light source 102 and the light source 103 are respectively P-polarized linearly polarized light and enter the polarizing diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate to become circularly polarized light. The light travels straight through the ic prism 112, is reflected by the mirror 113, and is collected on the optical disk 116. The signal light reflected by the optical disk 116 is reflected by the mirror 113 again, travels straight through the trichroic prism 112, and enters the polarization diffraction grating 211 with a broadband wavelength plate. Of the polarizing diffraction grating 211 with a broadband wave plate, the broadband wave plate 10 changes from circularly polarized light to linearly polarized light (S-polarized light), and the hologram element 30 diffracts because it feels the difference in refractive index between the diffraction grating and the filler, The light is condensed on the photodetector 217 by the objective lens 110.

また、広帯域波長板付き偏光型回折格子211に含まれるホログラム素子30は、入射する3つの異なる波長の光のうち、いずれか一つの波長の光に対して最適化するかまたは、3つの波長の中間値の光に対して最適化する設計とすると、いずれの波長の光に対しても往路は直進透過の高い特性となり、復路では回折効率を大きく低下させることなく光検出器217に信号光を集光させることができる。光検出器217の配置や構成にもよるが、ホログラム素子30の回折格子構造は、矩形であってもよいが、ブレーズ形状であれば一方向の回折効率を大きく、光利用効率を上げることができ好ましい。このように広帯域波長板付き偏光型回折格子211を含む構成とすることで、3つの異なる波長の光に対して良好な円偏光で光ディスクに集光して記録・再生ができるとともに構成する光学部品点数を低減することができるので、品質が良く小型化された光ヘッド装置を実現することができる。   In addition, the hologram element 30 included in the polarization diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate is optimized for any one of the three different wavelengths of incident light, or has three wavelengths. If the design is optimized for light of an intermediate value, the forward path has high straight transmission characteristics for light of any wavelength, and the signal light is sent to the photodetector 217 without greatly reducing the diffraction efficiency in the return path. It can be condensed. Although depending on the arrangement and configuration of the photodetector 217, the diffraction grating structure of the hologram element 30 may be rectangular. However, if it is a blazed shape, the diffraction efficiency in one direction can be increased and the light utilization efficiency can be increased. This is preferable. By including the polarization diffraction grating 211 with the broadband wavelength plate in this way, an optical component that can be recorded and reproduced by condensing on an optical disk with good circular polarization with respect to light of three different wavelengths. Since the number of points can be reduced, it is possible to realize a miniaturized optical head device with high quality.

また、光ヘッド装置において一体化できる光学素子の例として、広帯域波長板10とホログラム素子30を挙げたがこれに限らない。他に一体化できる光学素子の例として、光ディスク上での集光特性を改善するために使用される液晶を用いた位相補正素子や、光ディスクで反射された信号光を回折作用によって光検出器に導く回折格子が挙げられる。本発明における広帯域波長板付き偏光型回折格子211は、光の偏光状態による特性の違いを利用した光学素子を有する光ヘッド装置に用いると特に効果が大きく、さらに小型化および軽量化が要求される光情報の記録・再生に用いる光ヘッド装置用の部品に適している。   In addition, as an example of the optical element that can be integrated in the optical head device, the broadband wavelength plate 10 and the hologram element 30 are given, but the invention is not limited thereto. Other examples of optical elements that can be integrated include phase correction elements using liquid crystals that are used to improve the light condensing characteristics on the optical disk, and signal light reflected by the optical disk to the photodetector by diffraction. A guiding diffraction grating is mentioned. The polarizing diffraction grating 211 with a broadband wavelength plate according to the present invention is particularly effective when used in an optical head device having an optical element that utilizes the difference in characteristics depending on the polarization state of light, and further requires miniaturization and weight reduction. It is suitable for parts for optical head devices used for recording / reproducing optical information.

(実施例1)
図1に示す広帯域波長板10の作製方法について説明する。透明基板11a、11bとなる石英ガラス基板に、面に対して水平に配向された配向膜12a、12bとなるポリイミド膜を形成しシールを施して、図示しないもう一方の基板を重ね、基板間隔がそれぞれ8.9μm、4.5μmの空セルを2組形成する。ラビングの方向は、基板間隔8.9μmの空セルに対しては、基板を対向させたときに基準方向14(X方向)とした基板の一辺となす角度θが22.5度の方向、基板間隔4.5μmの空セルに対してなす角度θが90度の方向となるように施す。次いで、[化1]に示す液晶化合物(10)、(11)、(12)および(13)を重量比15.6:16.9:32.1:35.4で混合した光重合性液晶化合物を調整し、それぞれのセルに注入し光重合させて波長板13a、13bとなる高分子液晶層を形成する。このようにして形成された高分子液晶層は、波長405nm、660nm、785nmにおける常光屈折率と異常光屈折率の差となる屈折率異方性Δnがそれぞれ0.0457、0.0384、0.0375であった。
Example 1
A method for manufacturing the broadband wavelength plate 10 shown in FIG. 1 will be described. On the quartz glass substrate to be the transparent substrates 11a and 11b, a polyimide film to be the alignment films 12a and 12b aligned horizontally with respect to the surface is formed and sealed, and the other substrate (not shown) is overlapped, and the substrate interval is increased. Two sets of 8.9 μm and 4.5 μm empty cells are formed. As for the rubbing direction, for an empty cell with a substrate spacing of 8.9 μm, the angle θ 1 formed with one side of the substrate as the reference direction 14 (X direction) when the substrates face each other is 22.5 degrees, angle theta 2 which form an empty cell in the substrate spacing 4.5μm is performed such that the direction of 90 degrees. Next, a photopolymerizable liquid crystal in which the liquid crystal compounds (10), (11), (12) and (13) represented by [Chemical Formula 1] are mixed at a weight ratio of 15.6: 16.9: 32.1: 35.4 A compound is prepared, injected into each cell, and photopolymerized to form a polymer liquid crystal layer that becomes the wave plates 13a and 13b. In the polymer liquid crystal layer thus formed, the refractive index anisotropy Δn that is the difference between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index at wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm is 0.0457, 0.0384,. 0375.

Figure 0005083014
Figure 0005083014

次いで、高分子液晶層を挟持する液晶セルの図示しない一方の基板を離型剥離し、基準方向14が一致するように高分子液晶層を重ね合せて前記異なる3つの波長帯で透明な材料として接着剤11cを用いて接着して、本例の高分子液晶層が2層積層された構成の広帯域波長板を得る。前記の広帯域波長板に対して前記基準方向14と平行な偏光方向15となる直線偏光の光を入射し出射する光の楕円率を求める。このとき、θを90[度]、λ=660nmのときのR(λ)/R(λ)を2、R(λ)を360[度]として、θに対する波長660nm、785nmの入射光に対する楕円率を図21(a)に示す。これより、θ=22.5[度]における楕円率は、波長405nm、660nmおよび785nmの光に対して、それぞれ0.00、0.98および0.90である。かつ、波長405nmの偏光方向の方位角は、入射偏光方向15と同方向の0[度]となり、λ波長板として機能していることが確認できる。さらに、θ=22.5[度]より変化しても、波長405nmの光に対して0±0.1の範囲の楕円率および±10[度]の範囲内の偏光方向の方位角であり、波長660nmおよび785nmの光に対して高い楕円率が得られる。 Next, one substrate (not shown) of the liquid crystal cell sandwiching the polymer liquid crystal layer is released and separated, and the polymer liquid crystal layer is overlapped so that the reference directions 14 coincide with each other to form a transparent material in the three different wavelength bands. Adhering using the adhesive 11c, a broadband wavelength plate having a structure in which two polymer liquid crystal layers of this example are laminated is obtained. The ellipticity of the light that enters and exits the linearly polarized light having the polarization direction 15 parallel to the reference direction 14 with respect to the broadband wavelength plate is obtained. At this time, θ 2 is 90 degrees, R 12 ) / R 22 ) is 2 and R 11 ) is 360 degrees when λ 2 = 660 nm, and θ 1 FIG. 21A shows the ellipticity for incident light with wavelengths of 660 nm and 785 nm. Thus, the ellipticity at θ 1 = 22.5 [degrees] is 0.00, 0.98, and 0.90 for light with wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively. In addition, the azimuth angle of the polarization direction with a wavelength of 405 nm is 0 [degree] in the same direction as the incident polarization direction 15, and it can be confirmed that it functions as a λ wavelength plate. In addition, even if θ 1 = 22.5 [degrees], the ellipticity in the range of 0 ± 0.1 and the azimuth angle of the polarization direction in the range of ± 10 [degrees] with respect to the light having a wavelength of 405 nm Yes, a high ellipticity can be obtained for light with wavelengths of 660 nm and 785 nm.

(実施例2)
図21(b)にλ=660nmのときのR(λ)/R(λ)を2.05、R(λ)を365[度]とする以外は、実施例1と同じ条件とするとき、θに対する660nm、785nmの入射光に対する楕円率を示す。これより、θ=22.5[度]における楕円率は、波長405nm、660nmおよび785nmの光に対して、それぞれ−0.03、0.93および0.93である。かつ、波長405nmの偏光方向の方位角は、0.3[度]となり、λ波長板として機能していることが確認できる。さらに、θ=22.5[度]より変化しても、波長405nmの光に対して0±0.1の範囲の楕円率および±10[度]の範囲内の偏光方向の方位角であり、波長660nmおよび785nmの光に対して高い楕円率が得られる。
(Example 2)
Example 1 in FIG. 21B except that R 12 ) / R 22 ) is 2.05 and R 11 ) is 365 degrees when λ 2 = 660 nm. The ellipticity for incident light of 660 nm and 785 nm with respect to θ 1 is shown. Accordingly, the ellipticity at θ 1 = 22.5 [degrees] is −0.03, 0.93, and 0.93 with respect to light having wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively. In addition, the azimuth angle of the polarization direction at a wavelength of 405 nm is 0.3 [degrees], and it can be confirmed that it functions as a λ wavelength plate. Further, even if θ 1 = 22.5 [degrees], the ellipticity is in the range of 0 ± 0.1 and the azimuth angle of the polarization direction is in the range of ± 10 [degrees] with respect to the light having a wavelength of 405 nm. Yes, a high ellipticity can be obtained for light with wavelengths of 660 nm and 785 nm.

(実施例3)
図21(c)にθ=85[度]とする以外は、実施例1と同じ条件とするとき、θに対する660nm、785nmの入射光に対する楕円率を示す。これより、θ=20[度]における楕円率は、波長405nm、660nmおよび785nmの光に対して、それぞれ0.00、0.99および0.92である。かつ、波長405nmの偏光方向の方位角は、−10[度]となり、λ波長板として機能していることが確認できる。さらに、θ=20[度]より変化しても、波長405nmの光に対して0±0.1の範囲の楕円率および±10[度]の範囲内の偏光方向の方位角であり波長660nmおよび785nmの光に対して高い楕円率が得られる。
(Example 3)
FIG. 21C shows the ellipticity for incident light at 660 nm and 785 nm with respect to θ 1 under the same conditions as in Example 1 except that θ 2 = 85 [degrees]. Accordingly, the ellipticity at θ 1 = 20 [degrees] is 0.00, 0.99, and 0.92 for light with wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively. In addition, the azimuth angle of the polarization direction at a wavelength of 405 nm is -10 [degrees], and it can be confirmed that it functions as a λ wavelength plate. Further, even if it changes from θ 1 = 20 [degrees], the ellipticity in the range of 0 ± 0.1 and the azimuth angle of the polarization direction in the range of ± 10 [degrees] with respect to the light of wavelength 405 nm High ellipticity is obtained for light at 660 nm and 785 nm.

(実施例4)
図21(d)にθ=85[度]とする以外は、実施例2と同じ条件とするとき、θに対する660nm、785nmの入射光に対する楕円率を示す。これより、θ=20[度]における楕円率は、波長405nm、660nmおよび785nmの光に対して、それぞれ−0.05、0.94および0.95である。かつ、波長405nmの偏光方向の方位角は、−9.6[度]となり、λ波長板として機能していることが確認できる。さらに、θ=20[度]より変化しても、波長405nmの光に対して0±0.1の範囲の楕円率および±10[度]の範囲内の偏光方向の方位角であり波長660nmおよび785nmの光に対して高い楕円率が得られる。
Example 4
FIG. 21D shows the ellipticity for incident light of 660 nm and 785 nm with respect to θ 1 under the same conditions as in Example 2 except that θ 2 = 85 [degrees]. Accordingly, the ellipticity at θ 1 = 20 [degrees] is −0.05, 0.94, and 0.95 with respect to light having wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm, respectively. In addition, the azimuth angle of the polarization direction at a wavelength of 405 nm is −9.6 [degrees], and it can be confirmed that the film functions as a λ wavelength plate. Further, even if it changes from θ 1 = 20 [degrees], the ellipticity in the range of 0 ± 0.1 and the azimuth angle of the polarization direction in the range of ± 10 [degrees] with respect to the light of wavelength 405 nm High ellipticity is obtained for light at 660 nm and 785 nm.

(実施例5)
図18に示す広帯域波長板付き偏光型回折格子40の作製方法について説明する。広帯域波長板10は、実施例1と同じ作製方法を用いるので省略し、ホログラム素子30について説明する。透明基板11dとなる石英ガラス基板に、表面がラビングされたポリイミド膜からなる図示しない水平配向膜を形成しシールを施して、基板間隔が4.4μmの空セルを形成する。ラビングは、入射する光の偏光方向に直交する方向となるように施す。次いで、[化1]に示す液晶化合物(10)、(11)、(12)および(13)を重量比15.6:16.9:32.1:35.4で混合した光重合性液晶化合物を調整し、それぞれのセルに注入し光重合させて高分子液晶層を形成する。このようにして形成された高分子液晶層は、波長405nm、660nm、785nmにおける常光屈折率と異常光屈折率の差となる屈折率異方性Δnがそれぞれ0.0457、0.0384、0.0375であった。予め405nmで1次回折効率が最大となるように空セルの基板間隔を設定しておく。そのため高分子液晶層のリタデーション値は波長405nmにおいて179[度]であった。
(Example 5)
A manufacturing method of the polarizing diffraction grating 40 with the broadband wavelength plate shown in FIG. 18 will be described. The broadband wavelength plate 10 is omitted because it uses the same manufacturing method as in the first embodiment, and the hologram element 30 will be described. A non-illustrated horizontal alignment film made of a polyimide film whose surface is rubbed is formed on a quartz glass substrate as the transparent substrate 11d and sealed to form an empty cell with a substrate spacing of 4.4 μm. The rubbing is performed so as to be in a direction orthogonal to the polarization direction of incident light. Next, a photopolymerizable liquid crystal in which the liquid crystal compounds (10), (11), (12) and (13) represented by [Chemical Formula 1] are mixed at a weight ratio of 15.6: 16.9: 32.1: 35.4 A compound is prepared, injected into each cell, and photopolymerized to form a polymer liquid crystal layer. In the polymer liquid crystal layer thus formed, the refractive index anisotropy Δn that is the difference between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index at wavelengths of 405 nm, 660 nm, and 785 nm is 0.0457, 0.0384,. 0375. The substrate spacing of empty cells is set in advance so that the first-order diffraction efficiency is maximized at 405 nm. Therefore, the retardation value of the polymer liquid crystal layer was 179 [degrees] at a wavelength of 405 nm.

次いで、高分子液晶層を挟持する液晶セルの図示しない一方の基板を離型剥離し、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて幅5μmのストライプ状の高分子液晶を形成する。その際、1次回折効率が最大となるように高分子液晶のストライプ幅と高分子液晶のない溝幅は1:1になるように設定した。これにより格子ピッチ10μmの回折格子31を形成できる。   Next, one substrate (not shown) of the liquid crystal cell sandwiching the polymer liquid crystal layer is peeled off and a striped polymer liquid crystal having a width of 5 μm is formed by using a photolithography technique and an etching technique. At that time, the stripe width of the polymer liquid crystal and the groove width without the polymer liquid crystal were set to 1: 1 so that the first-order diffraction efficiency was maximized. Thereby, the diffraction grating 31 having a grating pitch of 10 μm can be formed.

次に、高分子液晶からなる回折格子31上に3つの異なる波長帯において充填材32として透明となる接着剤を塗布して広帯域波長板10を積層し、広帯域波長板付き偏光型回折格子40を作製する。このとき、高分子液晶の常光屈折率と屈折率が同じになる接着剤を使用した。作製した広帯域波長板付き偏光型回折格子40にラビングと同方向の直線偏光を入射した結果、波長405nmのレーザ光に対して、+1次および−1次回折効率は各々39%の値が得られる。一方、ラビングと直交方向の直線偏光を入射した結果、0次透過率が97%の値が得られる。   Next, an adhesive that becomes transparent as a filler 32 in three different wavelength bands is applied on the diffraction grating 31 made of polymer liquid crystal, and the broadband wavelength plate 10 is laminated. Make it. At this time, an adhesive having the same ordinary refractive index and refractive index of the polymer liquid crystal was used. As a result of incidence of linearly polarized light in the same direction as rubbing on the produced polarizing diffraction grating 40 with a broadband wavelength plate, a value of 39% is obtained for each of the + 1st order and -1st order diffraction efficiencies for a laser beam having a wavelength of 405 nm. . On the other hand, as a result of incidence of linearly polarized light in the direction orthogonal to the rubbing, a value with a zero-order transmittance of 97% is obtained.

(実施例6)
例1に記載した広帯域波長板10を図19の光ヘッド装置100の広帯域波長板111として配置する。各半導体レーザの波長は、光源101が405nm、光源102が658nm、そして光源103が789nmである。これらの光は全て同じ直線偏光の方向で広帯域波長板111に入射し、その結果、3つの波長405nmでは偏光状態が変化せず直線偏光のまま出射し、658nmおよび789nmに対して満足できる円偏光が得られ、光利用効率の高い信号光を得ることができる。
(Example 6)
The broadband wavelength plate 10 described in Example 1 is arranged as the broadband wavelength plate 111 of the optical head device 100 of FIG. The wavelength of each semiconductor laser is 405 nm for the light source 101, 658 nm for the light source 102, and 789 nm for the light source 103. All of these lights are incident on the broadband wave plate 111 in the same linear polarization direction. As a result, the polarization state does not change at the three wavelengths of 405 nm, and the linear polarization is emitted, and satisfactory circular polarization is obtained for 658 nm and 789 nm. And signal light with high light utilization efficiency can be obtained.

以上のように、複数の異なる波長の光が入射する、波長板を2枚積層してなる広帯域波長板として、積層する波長板の光学軸および各波長におけるリタデーション値を組み合わせることで、λの波長の直線偏光の光は偏光状態を変えずに出射し、λおよびλ(λ<λ<λ)の波長の光は円偏光となって出射させることができる。さらに、この広帯域波長板を規格が異なる光ディスクの記録・再生をする光ヘッド装置に配置することで小型化、軽量化となる光ヘッド装置を実現することができ、有用である。 As described above, as a broadband wave plate formed by laminating two wave plates into which a plurality of light beams having different wavelengths are incident, by combining the optical axis of the wave plates to be laminated and the retardation value at each wavelength, λ 1 Linearly polarized light having a wavelength is emitted without changing the polarization state, and light having wavelengths of λ 2 and λ 3123 ) can be emitted as circularly polarized light. Furthermore, an optical head device that is reduced in size and weight can be realized by arranging this broadband wavelength plate in an optical head device that records and reproduces optical disks of different standards, which is useful.

本発明の広帯域波長板の断面模式図および波長板の各光学軸の角度など関係を示す平面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the broadband wavelength plate of this invention, and the plane schematic diagram which show relationships, such as the angle of each optical axis of a wavelength plate. 本発明の広帯域波長板の偏光状態を表すポアンカレ球。The Poincare sphere representing the polarization state of the broadband wave plate of the present invention. 本発明の広帯域波長板の透過光の対する楕円率および方位角の波長依存性。The wavelength dependence of the ellipticity and azimuth of the transmitted light of the broadband wave plate of the present invention. 波長λにおける第1の波長板13aのリタデーション値R(λ)に対する、楕円率および偏光方向の方位角の特性。Characteristics of relative retardation value R 1 of the first wave plate 13a (lambda 1) at the wavelength lambda 1, ellipticity and azimuth of the polarization direction. (λ)/R(λ)とR(λ)との組み合わせに対する、楕円率および偏光方向の方位角の特性。Characteristics of ellipticity and azimuth angle of polarization direction with respect to a combination of R 11 ) / R 21 ) and R 11 ). 入射する光の偏光方向と各波長板の光学軸とがなす角度θとθとの組み合わせに対する、楕円率および偏光方向との方位角の特性。Characteristics of ellipticity and azimuth angle with respect to a polarization direction with respect to a combination of angles θ 1 and θ 2 formed by the polarization direction of incident light and the optical axis of each wave plate. θ、R(λ)およびR(λ)/R(λ)の有効条件下(上限値、中間値、下限値)における、θに対する、楕円率および偏光方向の方位角の特性。The ellipticity and orientation of the polarization direction with respect to θ 1 under effective conditions (upper limit value, intermediate value, lower limit value) of θ 2 , R 11 ) and R 11 ) / R 21 ) Corner characteristics. (λ)/R(λ)に対する、楕円率の特性。The ellipticity characteristic for R 12 ) / R 22 ). (λ)/R(λ)に対する、楕円率の特性。The ellipticity characteristic for R 11 ) / R 12 ). θに対する、楕円率の特性。for theta 2, the characteristics of ellipticity. θに対する、楕円率の特性。The characteristic of ellipticity with respect to θ 1 . (λ)/R(λ)とR(λ)/R(λ)との組み合わせに対する、楕円率の特性。The ellipticity characteristic for the combination of R 11 ) / R 12 ) and R 12 ) / R 22 ). θとθとの組み合わせに対する、楕円率の特性。The ellipticity characteristic for the combination of θ 1 and θ 2 . θ、R(λ)/R(λ)、R(λ)/R(λ)およびR(λ)の有効条件下(中間値、条件1、条件2)における、θに対する、楕円率の特性。Effective conditions (intermediate value, condition 1, condition 2) of θ 2 , R 12 ) / R 22 ), R 11 ) / R 21 ) and R 11 ) ) Characteristics of ellipticity with respect to θ 1 . θ、R(λ)/R(λ)、R(λ)/R(λ)およびR(λ)の有効条件下(中間値、条件1、条件2)における、θに対する、楕円率の特性。Effective conditions (intermediate value, condition 1, condition 2) of θ 2 , R 12 ) / R 22 ), R 11 ) / R 21 ) and R 11 ) ) Characteristics of ellipticity with respect to θ 1 . θ、R(λ)/R(λ)、R(λ)/R(λ)およびR(λ)の有効条件下(中間値、条件3、条件4)における、θに対する、楕円率の特性。Effective conditions (intermediate value, condition 3 and condition 4) of θ 2 , R 12 ) / R 22 ), R 11 ) / R 21 ) and R 11 ) ) Characteristics of ellipticity with respect to θ 1 . θ、R(λ)/R(λ)、R(λ)/R(λ)およびR(λ)の有効条件下(中間値、条件3、条件4)における、θに対する、楕円率の特性。Effective conditions (intermediate value, condition 3 and condition 4) of θ 2 , R 12 ) / R 22 ), R 11 ) / R 21 ) and R 11 ) ) Characteristics of ellipticity with respect to θ 1 . 本発明における広帯域波長板付き偏光型回折格子の断面模式図。The cross-sectional schematic diagram of the polarizing diffraction grating with a broadband wavelength plate in this invention. 本発明の第3の実施形態にかかる光ヘッド装置の構成図。The block diagram of the optical head apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態にかかる光ヘッド装置の構成図。The block diagram of the optical head apparatus concerning the 4th Embodiment of this invention. 実施例1〜4にかかる広帯域波長板の楕円率の特性。The ellipticity characteristic of the broadband wavelength plate concerning Examples 1-4. 従来の光ヘッド装置の構成図1。FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional optical head device. 従来の光ヘッド装置の構成図2。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional optical head device.

符号の説明Explanation of symbols

10、111 広帯域波長板(本発明)
11a、11b、11d 透明基板
11c 接着剤
12a、12b 配向膜
13a 第1の波長板
13b 第2の波長板
14 基準方向
15 入射する光の偏光方向
16 第1の波長板の光学軸方向
17 第2の波長板の光学軸方向
21 ポアンカレ球上の入射偏光状態
22 第1の波長板に対応する回転軸
23 第2の波長板に対応する回転軸
24 第1の波長板(R(λ)<180[度])により変換されたポアンカレ球上の偏光状態
25 第1の波長板(R(λ)>180[度])により変換されたポアンカレ球上の偏光状態
26 広帯域波長板により変換されたポアンカレ球上の偏光状態の軌跡
30 ホログラム素子
31 回折格子
32 充填材
40、211 広帯域波長板付き偏光型回折格子
100、200 光ヘッド装置(本発明)
101、301 光源(405nm波長帯)
102、302 光源(660nm波長帯)
103、303 光源(785nm波長帯)
104、105、106、304、305、306 回折素子
107、308 ダイクロイックプリズム
108、112 トリクロイックプリズム
109、307、309 偏光ビームスプリッタ
110、310、311 コリメータレンズ
113、314、315 ミラー
114、115、316、317 対物レンズ
116、318 光ディスク
117、217、319、320 光検出器
118、312、313 λ/4板
300、400 光ヘッド装置(従来)
411 広帯域波長板(従来)
10, 111 Broadband wave plate (present invention)
11a, 11b, 11d Transparent substrate 11c Adhesives 12a, 12b Alignment film 13a First wave plate 13b Second wave plate 14 Reference direction 15 Polarization direction of incident light 16 Optical axis direction 17 of first wave plate Second Optical axis direction 21 of the wavelength plate 21 Incident polarization state 22 on the Poincare sphere Rotation axis 23 corresponding to the first wavelength plate Rotation axis 24 corresponding to the second wavelength plate First wavelength plate (R 12 )) Polarization state 25 on the Poincare sphere converted by <180 [degrees]) Polarization state 26 on the Poincare sphere converted by the first wave plate (R 12 )> 180 [degrees]) By the broadband wave plate Trajectory 30 of the polarization state on the converted Poincare sphere 30 Hologram element 31 Diffraction grating 32 Filling materials 40, 211 Polarization type diffraction grating with broadband wave plate 100, 200 Optical head device (present invention)
101, 301 Light source (405 nm wavelength band)
102, 302 Light source (660 nm wavelength band)
103, 303 Light source (785 nm wavelength band)
104, 105, 106, 304, 305, 306 Diffraction element 107, 308 Dichroic prism 108, 112 Trichromatic prism 109, 307, 309 Polarizing beam splitter 110, 310, 311 Collimator lens 113, 314, 315 Mirror 114, 115, 316 317 Objective lens 116, 318 Optical disc 117, 217, 319, 320 Optical detector 118, 312, 313 λ / 4 plate 300, 400 Optical head device (conventional)
411 Broadband wave plate (conventional)

Claims (6)

平行に配置された第1の波長板と第2の波長板とを備え、
m個(mは2以上の整数)の波長の光が入射する広帯域波長板であって、
前記第1の波長板の光学軸と前記第2の波長板の光学軸が交差しており、
入射する波長を、λ<λj+1(j=1〜m−1の整数)の関係を満足するとして表し、波長λ(n=1〜mの整数)に光に対する第iの波長板のリタデーション値をR(λ)[度](iは1または2)としたときに、
少なくとも1組の波長λと波長λj+1に関して、
(λ+1)/R(λj+1)が2±0.1の範囲内であるとともに、R(λ)/R(λj+1)が2±0.1の範囲内であって、
kを奇数として、R(λ)が(360×k)±5[度]の範囲内であって、
前記波長λと前記波長λj+1の直線偏光の光が同じ偏光方向で入射する偏光方向と前記第2の波長板の光学軸とがなす角度θが90±5[度]の範囲内であって、
前記波長λ と前記波長λ j+1 の直線偏光の光が同じ偏光方向で入射する偏光方向と前記第1の波長板の光学軸とがなす角度θ が22.5−{(90−θ )/2}±2.5[度]の範囲内である広帯域波長板。
A first wave plate and a second wave plate arranged in parallel;
A broadband wave plate on which light of m wavelengths (m is an integer of 2 or more) is incident,
The optical axis of the first wave plate and the optical axis of the second wave plate intersect,
The incident wavelength is expressed as satisfying the relationship of λ jj + 1 (j = 1 to m−1), and the wavelength of the i-th wave plate with respect to light is represented as λ n (n = 1 to m). When the retardation value is R in ) [degree] (i is 1 or 2),
For at least one set of wavelength λ 1 and wavelength λ j + 1
R 1j +1) / R 2j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.1, and R 11 ) / R 1j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.1. There,
k is an odd number, and R 11 ) is within a range of (360 × k) ± 5 [degrees],
The angle θ 2 formed by the polarization direction in which the linearly polarized light of the wavelength λ 1 and the wavelength λ j + 1 is incident in the same polarization direction and the optical axis of the second wavelength plate is within a range of 90 ± 5 [degrees]. I Oh,
The angle θ 1 formed by the polarization direction in which linearly polarized light having the wavelength λ 1 and the wavelength λ j + 1 is incident in the same polarization direction and the optical axis of the first wave plate is 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} A broadband wave plate within a range of ± 2.5 [degrees] .
(λj+1)/R(λj+1)が2±0.05の範囲内であるとともに、前記角度θが22.5−{(90−θ)/2}±1.5[度]の範囲内である少なくとも一つの波長λj+1の直線偏光の光が入射する請求項1に記載の広帯域波長板。 R 1j + 1 ) / R 2j + 1 ) is in the range of 2 ± 0.05, and the angle θ 1 is 22.5 − {(90−θ 2 ) / 2} ± 1.5 [ The broadband wave plate according to claim 1 , wherein linearly polarized light having at least one wavelength λ j + 1 is in the range of [degree]. 前記波長λと前記波長λと波長λ(λ<λ<λ)の直線偏光の光が入射する広帯域波長板であって、
前記λが405nm波長帯であり、前記λが660nm波長帯であり、前記λが785nm波長帯である請求項1または請求項2に記載の広帯域波長板。
A broadband wave plate on which linearly polarized light of the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2 and the wavelength λ 3123 ) is incident;
The broadband wavelength plate according to claim 1 or 2 , wherein the λ 1 is a 405 nm wavelength band, the λ 2 is a 660 nm wavelength band, and the λ 3 is a 785 nm wavelength band.
少なくとも前記波長λと前記波長λの光を出射する光源と、
前記光源から出射した光を偏向分離する第1の分離手段と、
前記第1の分離手段から出射した光を前記波長λの光と前記波長λの光とを異なる光路に偏向分離する第2の分離手段と、
前記第2の分離手段から出射した光を光ディスク上に集光させる対物レンズと、
前記光ディスクで反射した光を検出する光検出器と、を備える光ヘッド装置であって、 前記第2の分離手段と前記対物レンズとの間の前記波長λの光の光路中にλ/4板が配置されるとともに、
前記第1の分離手段と前記第2の分離手段との間の光路中に請求項1〜いずれか1項に記載の広帯域波長板が配置される光ヘッド装置。
A light source that emits light of at least the wavelength λ 1 and the wavelength λ 2 ;
First separation means for deflecting and separating light emitted from the light source;
Second separation means for deflecting and separating the light having the wavelength λ 1 and the light having the wavelength λ 2 into different optical paths from the light emitted from the first separation means;
An objective lens for condensing the light emitted from the second separating means on the optical disc;
An optical head device that detects light reflected by the optical disc, and λ / 4 in the optical path of the light having the wavelength λ 1 between the second separating means and the objective lens. As the board is placed,
An optical head device broadband wave plate is arranged according to any one of claims 1-3 in an optical path between said first separating means and said second separating means.
前記光源は、前記波長λ、前記波長λおよび前記波長λを出射し、
前記第2の分離手段は、前記波長λの波長の光の出射方向と、前記波長λの光および前記波長λの光の出射方向とを異なるようにするトリクロイックプリズムである請求項に記載の光ヘッド装置。
The light source emits the wavelength λ 1 , the wavelength λ 2 and the wavelength λ 3 ,
It said second separation means comprises a light emitting direction of the wavelength of the wavelength lambda 1, claim a Trichroic prism to the emission direction of the wavelength lambda 2 of the light and the wavelength lambda 3 of the light differently 5. The optical head device according to 4 .
前記第1の分離手段は、複屈折性を有する回折格子が等方性材料となる充填材で充填平坦化されてなるホログラム素子であって、
前記充填材の屈折率nは、前記回折格子の常光屈折率nまたは異常光屈折率nに略等しい請求項または請求項に記載の光ヘッド装置。
The first separating means is a hologram element in which a diffraction grating having birefringence is filled and flattened with a filler that is an isotropic material,
The refractive index n s of the filler, the optical head apparatus according to a substantially equal claim 4 or claim 5 in the ordinary refractive index n o or the extraordinary refractive index n e of the diffraction grating.
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