專利名稱：疊層波長板及使用它的光學拾波器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及可以使用不同波長的光進行向光學記錄介質(zhì)中的信息的記錄及再現(xiàn)的疊層波長板及使用它的光學拾波器。
背景技術(shù)：
使用直線偏光或圓偏光等激光對作為與音樂或影像有關(guān)的信息的光學記錄介質(zhì)的CD或DVD等進行記錄及再現(xiàn)的光盤裝置，正在被廣泛地利用。其中，對于能夠?qū)崿F(xiàn)CD和DVD的兼容性(互換性)的光盤裝置的普及以及裝置的小型化的要求逐漸提高，正在嘗試利用光學部件數(shù)目的削減等的簡化來進行的光學拾波器裝置的小型化。
DVD可以將2小時以上的影像及聲音的信息收裝在1片盤片中，與CD相比，記錄密度更高，所以，DVD的再現(xiàn)波長相對于CD的785nm，其波長更短，為655nm，可以實現(xiàn)DVD和CD的兼容的光學拾波器裝置中，必然需要2種波長，為了與2波長對應，需要2個激光光源，此外，由于波長板等光學元件也需要是分別對應的部件，結(jié)果光學拾波器裝置就會由2個系統(tǒng)的拾波器構(gòu)成，但是，由于近年來的對光學拾波器裝置的小型化的要求，正在進行各種用1個系統(tǒng)來構(gòu)成拾波器的嘗試。
這里，如果對光學拾波器中使用的偏光進行說明，則光是被稱為電磁波的波的一種，將包含光的行進方向和磁場的面稱為偏光面，將包含電場的面稱為振動面，將偏光面的方向一致的情況稱為偏光。另外，將偏光面被限于一個平面中的偏光稱為直線偏光，在直線偏光中，相對于包含入射光線和入射面的法線的平面，有沿水平振動的成分的P偏光和沿垂直振動的成分的S偏光。
另外，一般將從某一位置看到的電場矢量與時間一起旋轉(zhuǎn)的偏光稱為橢圓偏光，特別是，當將電場矢量的頭端投影在與光的行進方向垂直的平面上時，將其軌跡成為圓的稱為圓偏光。
圖14是將成為多次模式的相位差δ1(2790°)的第1波長板1(厚度d1)和成為多次模式的相位差δ2(2700°)的第2波長板2(厚度d2)作為晶體光學軸交叉90°而貼合形成的1/4波長板發(fā)揮作用的零次模式的波長板3，圖14(a)是表示從波長板3的入射面看到的第1、第2波長板1、2的晶體光學軸4、5的交叉角的圖，圖14(b)是表示波長板3的構(gòu)成的立體圖。
通過將晶體光學軸的交叉角設為90°，就可以將多余的相位差抵消，即成為δ1-δ2＝2790°-2700°＝90°，作為零次模式的1/4波長板發(fā)揮作用。所以，由于當直線偏光6向波長板3入射時，在出射面相位會偏移90°，因此就會作為圓偏光射出。
波長板3的相位差δ3可以用下式表示。
δ3＝δ1-δ2＝2π×Δn×(d1-d2)/λ(1)這里，Δn是與第1、第2波長板1、2的折射率差，λ是入射光的波長。
圖15是表示作為成為零次模式的相位差δ4(＝90°)的1/4波長板發(fā)揮作用的零次模式的波長板8(厚度d3)的立體圖。直線偏光9當向波長板8入射時，在出射面相位會偏移90°，作為圓偏光10射出。
波長板8的相位差δ4可以用下式表示。
δ4＝2π×Δn×d3/λ (2)這里，Δn是波長板8的折射率差(Ne-No)，λ是入射光的波長，No是正常光線的折射率，Ne是異常光線的折射率。
當嘗試通過適當選擇這些波長板3、8而配置在拾波器的特定的位置上，構(gòu)成利用拾波器1個系統(tǒng)的與2個波長對應的光學拾波器裝置時，會產(chǎn)生如下的問題。
即，如前所述，當為了利用光學拾波器裝置的小型化來削減部件數(shù)目，如圖16所示，按照用作為CD(785nm)再現(xiàn)用的1個1/4波長板3與2個波長對應的方式構(gòu)成拾波器時，如圖16(a)所示，當P偏光11向射束分裂器12(以下稱為PBS)入射時，透過由具有透過P偏光而反射S偏光的特性的光學薄膜形成的反射鏡13，仍以P偏光狀態(tài)向1/4波長板3入射，這里，由于相位偏移90°，因此會作為圓偏光14輸出，并向CD的凹坑15入射。當圓偏光14在凹坑15處反射時，由于作為旋轉(zhuǎn)方向相反的圓偏光16反射，因此當圓偏光16向1/4波長板3入射時，就會作為S偏光輸出，在PBS12的反射鏡13反射，到達未圖示的光檢測器(以下稱為PD)，能夠以90％以上的效率來使用激光。而且，圖16中，為了容易說明，在去路和回路中將光軸錯開。
另一方面，如圖16(b)所示，再現(xiàn)DVD的情況下，當655nm的P偏光11向PBS12入射時，透過反射鏡13仍以P偏光的狀態(tài)向1/4波長板3入射。此時，所述1/4波長板3由于具有僅相對于單一波長785nm偏移90°相位的作用，因此無法充分實現(xiàn)從直線偏光向圓偏光的變換，結(jié)果作為橢圓偏光17射出。當它向DVD的凹坑15入射時，就會作為旋轉(zhuǎn)方向與所述橢圓偏光17相反的橢圓偏光18反射，向1/4波長板3入射，同樣，無法充分實現(xiàn)向直線偏光的變換，即，在橢圓偏光成分和S偏光成分混合存在的狀態(tài)下，從1/4波長板3射出，在PBS12的反射鏡13處，僅S偏光成分反射，而橢圓偏光成分就會透過反射鏡13。所以，PD中，例如根據(jù)本發(fā)明人的實驗結(jié)果，從光的效率的觀點出發(fā)，65％左右被PD檢測出，剩余約30％則透過反射鏡，作為橢圓偏光成分損失掉，因而在效率上就會產(chǎn)生問題。這從表示波長板3、8的相位差的各個式子(1)、(2)中，根據(jù)相位差依賴于波長的情況也可以看出。
所以，在專利第3174367號中，提出有如下的方案，即，將相對于單色光具有1/2波長(180°)的相位差的拉伸薄膜、具有1/4波長(90°)的相位差的拉伸薄膜按照晶體光學軸交叉的方式層疊而形成的疊層波長板，在寬頻域內(nèi)具有相位偏移90°的功能的寬頻域1/4波長板。在記錄·再現(xiàn)DVD(655nm)和CD(785nm)的光學拾波器裝置中，如果采用所述寬頻域1/4波長板，則由于可以用1個波長板與2個波長對應，因此就可以滿足將拾波器大體上簡化為1個系統(tǒng)的要求。
如圖17所示，專利第3174367號的第5圖中公布有將所述寬頻域1/4波長板配置在配置于正交尼科耳棱鏡的偏光板間而對分光光譜進行了評價的透過率的波長依賴性的圖表。
但是，當注視該圖表的實施例3的曲線，即寬頻域1/4波長板的透過率時，可以看到，透過率從400nm朝向800nm，緩慢從40％向50％上升，即圖表具有傾斜的特性，隨著波長不同，作為1/4波長板發(fā)揮功能的效率發(fā)生變化。而且，作為1/4波長板完全發(fā)揮功能的透過率為50％處。即，該寬頻域1/4波長板中，依然未完全解決波長依賴性，由于隨著波長不同，相位偏移90°的效率不同，因此，近年來，從DVD/CD兼容的光學拾波器裝置的光的效率等的觀點出發(fā)，有無法滿足對波長板所要求的嚴格的光學特性上的規(guī)格的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決如上所述的問題而提出的，目的在于，提供相對于DVD/CD兼容的光學拾波器裝置等的多個波長完全作為1/4波長板發(fā)揮功能的波長板及使用該波長板的光學拾波器。
為了解決所述問題，本發(fā)明的疊層波長板的技術(shù)方案1記述的發(fā)明是，在使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，其特征是，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。
(3/2)×π≠α-2×π×(n-1)π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
技術(shù)方案2記述的發(fā)明是，按照從光源射出的第1波長的第1直線偏光和第2波長的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。
(3/2)×π≠α-2×π×(n-1)π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
技術(shù)方案3記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案2，在所述第1波長中使用655nm，在所述第2波長中使用785nm。
技術(shù)方案4記述的發(fā)明的特征是，使相對于波長785nm，相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合。
技術(shù)方案5記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案4，所述疊層波長板相對于波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能。
技術(shù)方案6記述的發(fā)明的特征是，使相對于波長655nm，相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合。
技術(shù)方案7記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案6，所述疊層波長板相對于波長655nm作為1/4波長板發(fā)揮功能，相對于785nm作為1/2波長板發(fā)揮功能。
技術(shù)方案8記述的發(fā)明的特征是，使相對于波長655nm，相位差達到2700°的波長板E和相位差達到1260°的波長板F按照光軸交叉的方式貼合。
技術(shù)方案9記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案8，所述疊層波長板相對于波長655nm作為1/2波長板發(fā)揮功能，相對于785nm作為2/2波長板發(fā)揮功能。
技術(shù)方案10記述的發(fā)明是，按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
技術(shù)方案11記述的發(fā)明是，按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
技術(shù)方案12記述的發(fā)明是，使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，其特征是，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。
π≠α-2×π×(n-1)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
技術(shù)方案13記述的發(fā)明是，按照從光源射出的第1波長的第1直線偏光和第2波長的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。
π≠α-2×π×(n-1)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
技術(shù)方案14記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案13，在所述第1波長中使用655nm，在所述第2波長中使用785nm。
技術(shù)方案15記述的發(fā)明的特征是，使相對于波長785nm或655nm，相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合。
技術(shù)方案16記述的發(fā)明是具有如下特征的技術(shù)方案15，所述疊層波長板相對于波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能。
技術(shù)方案17記述的發(fā)明是，按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
圖1是用于說明本發(fā)明的疊層波長板的實施例1的構(gòu)成的圖，(a)是從入射方向看的俯視圖，(b)是立體概觀圖。
圖2是用于表示本發(fā)明的疊層波長板的實施例1的特性的圖，(a)是表示波長和相位差的關(guān)系的圖，(b)是表示正交尼科耳棱鏡的透過率特性的圖。
圖3是用于說明本發(fā)明的疊層波長板的實施例2的構(gòu)成的圖，(a)是從入射方向看的俯視圖，(b)是立體概觀圖。
圖4是表示本發(fā)明的疊層波長板的實施例2的特性的圖，是表示波長和相位差的關(guān)系的圖。
圖5是表示本發(fā)明的疊層波長板的第1變形實施例的圖，(a)是從入射方向看的俯視圖，(b)是立體概觀圖，(c)是表示所疊層的波長板的各相位差的表。
圖6是用于說明本發(fā)明的疊層波長板的第1變形實施例的波長依賴性的圖表。
圖7是表示本發(fā)明的疊層波長板的第2變形實施例的圖，(a)是從入射方向看的俯視圖，(b)是立體概觀圖。
圖8是用于說明本發(fā)明的疊層波長板的第2變形實施例的波長依賴性的圖表。
圖9是用于說明本發(fā)明的光學拾波器的實施方式1的構(gòu)成的立體圖。
圖10(a)及(b)是表示本發(fā)明的光學拾波器的實施方式1中使用的2種PBS的光學特性的圖表。
圖11是用于說明本發(fā)明的光學拾波器的實施方式2的構(gòu)成的立體圖。
圖12(a)及(b)是表示本發(fā)明的光學拾波器的實施方式2中使用的DP及PBS的光學特性的圖表。
圖13是用于使用龐加萊球說明本發(fā)明的疊層波長板的第1變形實施例的光學作用的圖。
圖14是表示以往的疊層波長板的圖，(a)是從入射方向看的俯視圖，(b)是立體概觀圖。
圖15是表示以往的波長板的立體圖。
圖16(a)及(b)是用于說明以往的光學拾波器的光學作用的俯視圖。
圖17是表示以往的寬頻域波長板的正交尼科耳棱鏡透過率的圖表。
具體實施例方式
下面將參照附圖所示的實施方式的例子對本發(fā)明進行詳細說明。
圖1是表示本發(fā)明的波長板的實施方式1的構(gòu)成的圖，圖1(a)是從入射方向看到的波長板的俯視圖，圖1(b)是波長板的立體概觀圖。該波長板22是將相對于波長785nm相位差1695°(4次模式255°)及面內(nèi)旋轉(zhuǎn)方位(以下稱為方位角)為25.5°的水晶波長板23和相位差850°(2次模式130°)及方位角為79.8°的水晶波長板24按照各自的晶體光學軸25、26以54.3°的角度交叉的方式層疊，整體在波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板。即，當直線偏光27入射該疊層波長板22時，由于在出射面相位偏移90°，因此就會成為圓偏光28射出。
對于為了使該疊層波長板22作為1/4波長板發(fā)揮功能，而如何計算出疊層的水晶波長板23、24的光學特性進行詳細說明。
在數(shù)值計算中，使用以下的繆勒行列式，表示各偏光狀態(tài)。
這里，將波長板23的相位差用δ1表示，將方位角用θ1表示，將波長板24的相位差用δ2表示，將方位角用θ2表示。δ1和δ2可以用下述的式(3)、(4)表示。
δ1＝2×π/λ×(Ne-No)×d1 (3)δ2＝2×π/λ×(Ne-No)×d2 (4)λ為波長，No為正常光線的折射率，Ne為異常光線的折射率，d1為水晶波長板23的厚度，d2為水晶波長板24的厚度。
波長板23的繆勒行列式A1可以用下述的式(5)表示。
A1=100001-(1-cosδ1)sin22θ1(1-cosδ1)sin2θ1cos2θ1-sinδ1sin2θ10(1-cosδ1)sin2θ1cos2θ11-(1-cosδ1)cos22θ1sinδ1cos2θ10sinδ1sin2θ1-sinδ1cos2θ1cosδ1---(5)]]>
波長板24的繆勒行列式A2可以用下述的式(6)表示。
A2=100001-(1-cosδ2)sin22θ2(1-cosδ2)sin2θ2cos2θ2-sinδ2sin2θ20(1-cosδ2)sin2θ2cos2θ21-(1-cosδ2)cos22θ2sinδ2cos2θ20sinδ2sin2θ2-sinδ2cos2θ2cosδ2---(6)]]>將向疊層波長板22入射的入射偏光狀態(tài)用斯托克斯矢量T以下述的式(7)表示。
T=t1t2t3t4---(7)10]]>將從疊層波長板22射出的出射偏光狀態(tài)用斯托克斯矢量S以下述的式(8)表示。
S=S1S2S3S4---(8)]]>以上利用式(5)～(8)可以獲得下述的式(9)的繆勒行列式。
S1S2S3S4=A2·A1t1t2t3t4---(9)]]>式(9)中，當將T設為下述的入射偏光狀態(tài)時，則形成T=t1t2t3t4=1100---(10)]]>S=A2·A11100---(11)]]>由于疊層波長板的相位差Γ可以用Γ=arctanS3S12+S22---(12)]]>表示，根據(jù)式(11)、(12)，按照Γ為(2×n-1)×(π/2)，n為自然數(shù)的方式進行了模擬。
根據(jù)以上的模擬結(jié)果，當各水晶波長板的相位差及方位角為(δ1，θ1，δ2，θ2，)＝(1695°，25.5°，850°，79.8°)時，Γ會描繪如圖2(a)所示的相位差波長依賴性曲線，在波長655nm處相位差270 °(點K1)，在785nm處相位差90°(點K2)，或者雖然未圖示曲線特性，但是在波長655nm處相位差90°，在785nm處相位差270°，從而在兩波長處實現(xiàn)了疊層波長板作為1/4波長板完全發(fā)揮功能。
在進行了將該疊層波長板22配置在配置于正交尼科耳棱鏡上的偏光板間的分光光譜的評價后，確認描繪出如圖2(b)的透過率特性，證實在波長655nm及785nm處透過率達到50％地沒有誤差地作為1/4波長板發(fā)揮功能，從而可以提供將入射的直線偏光不會損失地變換為圓偏光的對應2波長的疊層波長板。
而且判明，由于在該模擬中，根據(jù)式(3)、(4)預先在沒有制造成本上的問題的范圍內(nèi)對要疊層的水晶波長板的板厚任意地確定，進行數(shù)值計算而算出解，因此，從相對于特定的多個波長，適當?shù)卮_定各水晶波長板的板厚，求出作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的一連串的所述過程中，從滿足下述的2個式子的條件的范圍內(nèi)確定各水晶波長板的相位差α、β。
(3/2)×π≠α-2×π×(n-1) (13)π≠β-2×π×(n-1) (14)n自然數(shù)、α＝δ1，β＝δ2即，從本發(fā)明的模擬解析及實驗結(jié)果可以推想出如下的結(jié)果，相對于多個波長作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板是將具有各自的相位差(除去多次模式部分的實質(zhì)的相位差)從180°及270°偏移的相位差的水晶波長板之間層疊而構(gòu)成的。
圖3是表示本發(fā)明的波長板的實施方式2的構(gòu)成的圖，圖3(a)是從入射方向看到的俯視圖，圖3(b)是波長板的立體概觀圖。該波長板71是將相對于波長785nm或655nm相位差1980°(5次模式180°)及方位角為14°的水晶波長板72和相位差990°(2次模式270°)及方位角為72°的水晶波長板73，按照各自的晶體光學軸74、75以58°的角度交叉的方式層疊，整體在波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板。即，當直線偏光入射該疊層波長板71時，由于在出射面相位偏移90°，因此就會成為圓偏光射出。
根據(jù)進行的與所述相同的模擬的結(jié)果，各水晶波長板的相位差及方位角為(δ1，θ1，δ2，θ2，)＝(1980°，14°，990°，72°)時，Γ會描繪如圖4所示的相位差波長依賴性曲線，在波長655nm處相位差270°(點K’1)，在785nm處相位差90°(點K’2)，或者雖然未圖示曲線特性，但是在波長655nm處相位差90°，在785nm處相位差270°，從而在兩波長處實現(xiàn)了疊層波長板作為1/4波長板完全發(fā)揮功能。
此時，各水晶波長板72、73的相位差α、β可以從滿足下述的條件式的范圍中確定。
π≠α-2×π×(n-1)(15)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)(16)n自然數(shù)、α＝δ1，β＝δ2而且，由于如果以方位角相對于所需值±5°的精度將各個波長板層疊，則會相對于2個波長作為1/4波長板充分地發(fā)揮功能，因此在批量生產(chǎn)性中也可以期待低成本化。
圖5是表示本發(fā)明的變形實施方式的波長板的構(gòu)成的圖，圖5(a)是從入射方向看到的波長板的俯視圖，圖5(b)是波長板的立體概觀圖。該波長板29是將相對于波長655nm相位差2700°(7次模式180°)及方位角為7°的水晶波長板30和相位差630°(1次模式270°)及方位角為52°的水晶波長板31，按照各自的晶體光學軸32、33以45°的角度交叉的方式層疊，整體在波長655nm處作為1/4波長板發(fā)揮功能，在785nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能的疊層波長板。即，當波長655nm的直線偏光34入射該疊層波長板29時，由于在出射面相位偏移90°，因此就會成為圓偏光35射出，另外，當波長785nm的P偏光入射時，由于在出射面相位偏移180°，因此就會成為S偏光射出。
對于為了將該疊層波長板29在波長655nm處作為1/4波長板發(fā)揮功能，在785nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能，如何算出疊層的水晶波長板23、24的光學特性，由于利用所述的實施例中使用的繆勒行列式求出，因此這里省略說明。這里對光學的作用進行詳細說明。
將波長板30、31的各波長的相位差表示在圖5(c)中。當波長655nm的直線偏光34向波長板30入射時，在波長板30處帶有180°的相位差，14°的偏光面旋轉(zhuǎn)。另外，在波長板31處，帶有270°的相位差，成為圓偏光35射出。785nm的直線偏光中相位發(fā)生很大的變化，即，在波長板30處相位差變?yōu)?00°，成為橢圓偏光，并可以通過在波長板31處加上167°的相位差而變回直線偏光。
對于以上的光學作用，使用圖13所示的龐加萊球進行說明。這里，將入射光的偏光狀態(tài)設為P0。在波長655nm處，在波長板30上利用方位角ψ1(＝7°)在角度2ψ1的位置配置旋轉(zhuǎn)軸a。在以旋轉(zhuǎn)軸a為軸使之旋轉(zhuǎn)2700°時，進行了7次旋轉(zhuǎn)后移動至P1的位置。另外，在波長板31上利用方位角ψ2(＝52°)在角度2ψ2的位置配置旋轉(zhuǎn)軸b。在以旋轉(zhuǎn)軸b為軸使之旋轉(zhuǎn)630°時，進行了1次旋轉(zhuǎn)后移動至P2的位置，這樣，作為整體相位差就變?yōu)?70°，從而作為左旋的圓偏光射出。
然后，在波長785nm處，在波長板30上以旋轉(zhuǎn)軸a為軸旋轉(zhuǎn)了6次后，移動至P1’的位置，在波長板31上以旋轉(zhuǎn)軸b為軸旋轉(zhuǎn)了1次后，移動至P2’的位置，作為整體，相位差變?yōu)?80°，偏光面旋轉(zhuǎn)90°。將該波長板29的波長依賴性表示在圖6中。曲線38表示785nm用零次1/2波長板的波長依賴特性，曲線39表示785nm用15次1/2波長板的波長依賴特性，此外，曲線40表示波長板29的波長依賴特性，可以確認，波長板29在波長655nm處作為1/4波長板發(fā)揮功能，在波長785nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能。
圖7是表示本發(fā)明的第2變形實施方式的波長板的構(gòu)成的圖，圖7(a)是從入射方向看到的俯視圖，圖7(b)是波長板的立體概觀圖。該波長板41是將相對于波長655nm相位差2700°(7次模式180°)及方位角為12°的水晶波長板42和相位差1260°(3次模式180°)及方位角為57°的水晶波長板43按照各自的晶體光學軸44、45以45°的角度交叉的方式層疊，整體在波長655nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能，在785nm處作為2/2波長板發(fā)揮功能的疊層波長板。即，當波長655nm的P偏光46入射該疊層波長板41時，由于在出射面相位偏移180°，因此就會成為S偏光47射出，另外，當波長785nm的P偏光48入射時，由于在出射面相位偏移360°，因此就會維持P偏光的狀態(tài)射出。
對于為了將該疊層波長板41在波長655nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能，在785nm處作為2/2波長板發(fā)揮功能，如何算出疊層的水晶波長板42、43的光學特性，由于利用所述的實施例中使用的繆勒行列式求出，因此省略說明。將該波長板41的波長依賴性表示在圖8中。曲線50表示655nm用零次1/4波長板的波長依賴特性，此外，曲線51表示波長板41的波長依賴特性，可以確認，波長板41在波長655nm處作為1/2波長板發(fā)揮功能，在波長785nm處作為2/2波長板發(fā)揮功能。
而且，由于如果如前所述，以方位角相對于所需值±5°的精度將各個波長板層疊，則由于相對于各個波長作為所需的波長板充分地發(fā)揮功能，因此在批量生產(chǎn)性中也可以期待低成本化。
本發(fā)明的特征在于，由于為了實現(xiàn)相對于多個波長作為1/4波長板或1/2波長板發(fā)揮功能的波長板，而僅通過將零次模式的單片的波長板換為多次模式，波長依賴性較大，所以因激光的波長的變化，相位差就會變動很大，鑒于該問題，再貼合1片修正用波長板，從而補償使用波長頻域中的相位變化。
即，按照通過改變疊層的各個波長板的模式次數(shù)，調(diào)整波長依賴性，使之相互修正的方式設計波長板而構(gòu)成。
另外，以往提出的寬頻域波長板中，雖然按照跨越較寬的范圍的波長作為1/4波長板發(fā)揮功能的方式構(gòu)成，但是，如所述的正交尼科耳棱鏡的透過率中看到的那樣，不能完全作為1/4波長板發(fā)揮功能，即存在必然會產(chǎn)生損失的問題，本發(fā)明鑒于該問題，采用如下的特征，即，利用與跨越寬頻域?qū)⑾辔徊钤O為1/4波長的觀點相反的設想，即在該目標中實現(xiàn)相對于多個波長完全作為1/4波長板發(fā)揮功能的波長板。
下面，對于使用所述的本發(fā)明的疊層波長板的對應2個波長的光學拾波器進行如下詳細說明。
圖9是表示本發(fā)明的光學拾波器的實施方式1的立體圖。
首先，對DVD(655nm)的再現(xiàn)進行說明。655nm的直線偏光SA(S偏光)從具有可以射出655nm及785nm的光源的2λLD52射出，向第1PBS53入射。在第1PBS53的斜面54上，由于形成有具有如圖10(a)的透過特性的光學薄膜，因此SA透過斜面54而向第2變形實施例中所示的疊層波長板41入射。如前所述，由于相對于655nm作為1/2波長板發(fā)揮功能，因此直線偏光SA帶有180°的相位，成為直線偏光PA(P偏光)射出。PA向在斜面55上形成了具有如圖10(b)所示的透過特性的光學薄膜的第2PBS56入射，透過斜面55，經(jīng)過校準透鏡57、反射鏡，向本發(fā)明的一個實施例中所示的1/4波長板22入射，作為圓偏光射出，通過物鏡(以下稱為OBJ)59，向DVD的凹坑60入射。
當在凹坑60反射時，圓偏光的旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)，通過OBJ59而向1/4波長板22入射。圓偏光由于相對于去路，在回路處旋轉(zhuǎn)方向相反，因此作為直線偏光SA(S偏光)射出，經(jīng)過反射鏡58、對準透鏡57而向第2PBS56入射。由于形成于斜面55上的光學薄膜的特性，SA透過它，向疊層波長板41入射，被賦予相位180°，作為PA(P偏光)射出，向第1PBS53入射。斜面54由于形成有不透過655nm的P偏光的光學薄膜，因此PA在斜面54處反射，被PD61檢測出。
下面，對CD(785nm)的再現(xiàn)進行說明。785nm的直線偏光SB(S偏光)從2λLD52射出，向第1PBS53入射。由于在第1PBS53的斜面54上形成有具有如圖10(a)所示的透過特性的光學薄膜，因此SB透過斜面54，向疊層波長板41入射。如前所述，由于相對于785nm作為2/2波長板發(fā)揮功能，因此直線偏光SB在維持不變的狀態(tài)下射出。SB向在斜面55上形成了具有如圖10(b)所示的透過特性的光學薄膜的第2PBS56入射，透過斜面55，經(jīng)過對準透鏡57、反射鏡，向1/4波長板22入射，作為圓偏光射出，通過OBJ59，向CD的凹坑60入射。
當在凹坑60反射時，圓偏光的旋轉(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)，通過OBJ59而向1/4波長板22入射。圓偏光由于相對于去路，在回路處旋轉(zhuǎn)方向相反，因此作為直線偏光PB(P偏光)射出，經(jīng)過反射鏡58、對準透鏡57而向第2PBS56入射。由于形成于斜面55上的光學薄膜的特性，PB在斜面55處反射，被PD62檢測出。
通過像這樣構(gòu)成，就可以用1個系統(tǒng)的拾波器實現(xiàn)對應2個波長的光學拾波器裝置。
而且，這里雖然作為1/4波長板使用了作為實施方式1的圖1所示的1/4波長板22，但是，當然也可以使用作為實施方式2的圖3所示的1/4波長板71。
圖11是表示本發(fā)明的光學拾波器的實施方式2的立體圖。首先，對DVD(655nm)的再現(xiàn)進行說明。655nm的直線偏光PA(P偏光)從具有射出655nm的光源的LD63射出，向二向棱鏡(以下稱為DP)64入射。由于DP64具有如圖12(a)所示的光學特性，因此PA透過DP64而向PBS65入射。在PBS65的斜面66上，由于形成有具有如圖12(b)所示的特性的光學薄膜，因此PA透過斜面66，通過對準透鏡57，向第1變形實施例中所示的疊層波長板29入射。如前所述，由于相對于655nm作為1/4波長板發(fā)揮功能，因此直線偏光PA帶有90°的相位，成為圓偏光射出，通過反射鏡58、OBJ59，向DVD的凹坑60入射。
當在凹坑60反射時，圓偏光變?yōu)樾D(zhuǎn)方向逆轉(zhuǎn)的圓偏光，通過OBJ59、反射鏡58而向疊層波長板29入射。圓偏光由于相對于去路，在回路處旋轉(zhuǎn)方向相反，因此作為直線偏光SA(S偏光)射出，向PBS65入射，在斜面66處反射，借助散光板(Astigmatism；以下稱為AS板)67，被PD68檢測出。而且，所謂散光是指，來自光軸外的物點的光在子午面和球缺面間焦點發(fā)生偏移。
下面，對CD(785nm)的再現(xiàn)進行說明。785nm的直線偏光PB(P偏光)從全息激光器(LD和PD的一體化模塊)69射出，向DP64入射，由于具有如圖12(a)所示的透過特性，因此在斜面70反射，向PBS65入射。斜面66由于透過P偏光，因此PB透過斜面，通過對準透鏡57，向疊層波長板29入射。如前所述，由于相對于785nm作為1/2波長板發(fā)揮功能，因此被賦予180°的相位，作為SB(S偏光)射出，經(jīng)過反射鏡58、OBJ59，向CD的凹坑60入射。
在凹坑60反射的SB經(jīng)過OBJ59、反射鏡58，向疊層波長板29入射。這里，被賦予180°的相位，成為PB(P偏光)射出，通過對準透鏡57，通過透過P偏光的PBS65，向DP64入射。DP64由于具有不透過785nm的P偏光的光學特性，因此PB在斜面70反射，被全息激光器69檢測出。
通過采用此種拾波器構(gòu)成，也可以用1個系統(tǒng)的拾波器實現(xiàn)對應2個波長的光學拾波器裝置。
所以，可以提供比DVD/CD兼容等的對應2個波長的裝置更小型的拾波器裝置。
這里，雖然以在波長板中使用水晶的情況為例進行了說明，但是，本發(fā)明并不限定于此，本發(fā)明的疊層波長板當然也可以廣泛適用于具有雙折射率的晶體或薄膜等的樹脂中。
如上說明所示，根據(jù)本發(fā)明，可以獲得如下的優(yōu)良的效果。
技術(shù)方案1的發(fā)明由于使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。
(3/2)×π≠α-2×π×(n-1)π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)，因此，就能起到可以提供整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案2及3的發(fā)明，由于使用了整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，因此就能起到可以提供與多個波長對應的小型的拾波器的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案4及5的發(fā)明，使相對于波長785nm相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合，因此就能起到可以提供整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案6及7的發(fā)明，由于使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合，因此就能起到可以提供相對于波長655nm作為1/4波長板發(fā)揮功能，而相對于波長785nm作為1/2波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案8及9的發(fā)明由于使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板E和相位差達到1260°的波長板F，按照光軸交叉的方式貼合，因此就能起到可以提供相對于波長655nm作為1/2波長板發(fā)揮功能，而相對于波長785nm作為2/2波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案10的發(fā)明由于按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D，按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B，按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，因此就能起到可以提供與多個波長對應的小型的光學拾波器的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案11的發(fā)明，由于使用了使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D，按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，因此就能起到可以提供與波長655nm和波長785nm對應的小型的光學拾波器的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案12的發(fā)明由于使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，所述α及所述β的關(guān)系滿足π≠α-2×π×(n-1)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)，因此，就能起到可以提供整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案13及14的發(fā)明，由于使用了整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，因此就能起到可以提供與多個波長對應的小型的拾波器的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案15及16的發(fā)明，由于使相對于波長785nm或655nm，相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B，按照光軸交叉的方式貼合，因此就能起到可以提供整體作為補償了波長依賴性的1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板的優(yōu)良效果。
技術(shù)方案17記述的發(fā)明，由于按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光，依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D，按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B，按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，因此就能起到可以提供與多個波長對應的小型的光學拾波器的優(yōu)良效果。
權(quán)利要求
1.一種疊層波長板，是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，其特征是，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件(3/2)×π≠α-2×π×(n-1)π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
2.一種光學拾波器，是按照從光源射出的第1波長的第1直線偏光和第2波長的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件(3/2)×π≠α-2×π×(n-1)π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學拾波器，其特征是，在所述第1波長中使用655nm，在所述第2波長中使用785nm。
4.一種疊層波長板，其特征是，使相對于波長785nm，相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的疊層波長板，其特征是，所述疊層波長板相對于波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能。
6.一種疊層波長板，其特征是，使相對于波長655nm，相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的疊層波長板，其特征是，所述疊層波長板相對于波長655nm作為1/4波長板發(fā)揮功能，相對于785nm作為1/2波長板發(fā)揮功能。
8.一種疊層波長板，其特征是，使相對于波長655nm，相位差達到2700°的波長板E和相位差達到1260°的波長板F按照光軸交叉的方式貼合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的疊層波長板，其特征是，所述疊層波長板相對于波長655nm作為1/2波長板發(fā)揮功能，相對于785nm作為2/2波長板發(fā)揮功能。
10.一種光學拾波器，是按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1695°的波長板A和相位差達到850°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
11.一種光學拾波器，是按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到630°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
12.一種疊層波長板，是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，其特征是，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。π≠α-2×π×(n-1)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
13.一種光學拾波器，是按照從光源射出的第1波長的第1直線偏光和第2波長的第2直線偏光通過波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該波長板是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。π≠α-2×π×(n-1)(3/4)×π≠β-2×π×(n-1)其中，n為自然數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的光學拾波器，其特征是，在所述第1波長中使用655nm，在所述第2波長中使用785nm。
15.一種疊層波長板，其特征是，使相對于波長785nm或655nm，相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的疊層波長板，其特征是，所述疊層波長板相對于波長655nm及785nm作為1/4波長板發(fā)揮功能。
17.一種光學拾波器，是按照從光源射出的波長655nm的第1直線偏光和波長785nm的第2直線偏光依次通過第1波長板和第2波長板的方式構(gòu)成的光學拾波器，其特征是，該第1波長板是使相對于波長655nm相位差達到2700°的波長板C和相位差達到1260°的波長板D按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板，該第2波長板是使相對于波長785nm相位差達到1980°的波長板A和相位差達到990°的波長板B按照光軸交叉的方式貼合的疊層波長板。
全文摘要
由于在以往的寬頻域1/4波長板中，依然未能完全解決波長依賴性，因波長不同，相位偏移90的效率也不同，因此，在與多個波長對應的光學拾波器中，根據(jù)光的效率等觀點，有無法滿足波長板所要求的嚴格的光學特性上的規(guī)格的問題。本發(fā)明為了解決該問題，提供相對于多個波長完全作為1/4波長板發(fā)揮功能的波長板及使用該波長板的光學拾波器，是使相對于波長λ的單色光相位差α的波長板和相位差β的波長板按照光軸交叉的方式貼合，整體作為1/4波長板發(fā)揮功能的疊層波長板，其特征是，所述α及所述β的關(guān)系滿足以下的條件。(3/2)×π≠α－2×π×(n－1)π≠β－2×π×(n－1)其中，n為自然數(shù)。
文檔編號G02B5/30GK1650199SQ0380940
公開日2005年8月3日 申請日期2003年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
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