JP2008506214A - 位相遅延板及びこれを用いた光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、複屈折性による位相遅延機能を有する有機物薄膜と、前記有機物薄膜の少なくとも一側面に接着剤により接着される固定基板を有する位相遅延板及びこれを備えた光ピックアップ装置に関し、前記有機物薄膜の線膨脹係数（Ｌ_１）と、前記接着剤の線膨脹係数（Ｌ_２）と、前記固定基板の線膨脹係数（Ｌ_３）とが、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足しており、前記有機物薄膜は、波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ遅延させ、０からπの間の位相遅延値を有することを特徴とする。これによれば、長期間の間の温度変化にも材料間の固着状態を堅固に保持し、製品の信頼性を向上させることができるし、広帯域波長の入射光に対しても所望の位相遅延を得ることができる位相遅延板及びこれを用いた光ピックアップ装置が提供される。

Description

本発明は、CD(CompactDisc)やDVD(Digital Versatile Disc)などの光ディスクからデータを読み取る光ピックアップ装置に備えられた位相遅延板に関するものである。

光ピックアップ装置５０は、図１に示すように、光源５１から発生するビームをビームスプリッター５３と、視準レンズ５５及び対物レンズ５７を通過して光ディスク５９に集光誘導し、光ディスク５９からの反射光を光検出器５４で受光することによって、光ディスク５９に格納されているデータを読み取る。

このとき、光源５１からは線偏光ビームが発生して光ディスク５９に向かうようになるが、このような線偏光ビームは、円偏光ビーム（または楕円偏光ビーム）に変換されてから光ディスク５９に照射されなければならないし、光ディスク５９で反射される円偏光ビーム（または楕円偏光ビーム）は、さらに線偏光ビームに変換されてから光検出器５４に伝達されるときに、データを読み取ることができる。

このようなビームの偏光状態を切り換えるために、光源５１と光ディスク５９との間のビーム経路上に透過されるビームの位相を遅延させることによって、ビームの偏光状態を切り換える位相遅延板（Ａ）が配置される。

従来の位相遅延板（Ａ）は、水晶などの無機物単結晶の厚さを適宜加工し、透過されるビームの位相遅延量を調節することによって、ビームの偏光状態を切り換えるようにしている。

しかし、このような無機物単結晶を用いた位相遅延板（Ａ）は、透過ビームの位相差の入射角度に対する依存性が大きいため、所望の位相遅延量を得ることが非常に難しく、透過ビームの位相差の入射角度に対する依存性のため、位相遅延板（Ａ）がビームの平行光形成領域に配置される必要があることから、位相遅延板（Ａ）の大面積化を招くという問題点があった。

また、所望の位相遅延量を得るためには、単結晶の厚さを微細に調節しなければならないが、このためには、単結晶の光学的研磨工程などの複雑な生産工程を経る必要があることから、製造が難しく、かつ、コストが上昇するという問題点があった。

また、従来の無機物単結晶を用いた位相遅延板（Ａ）は、光ピックアップ装置を長期間稼動した場合、温度上昇によってビームの発振波長が変動するが、これに対応することができず、所望するビームの位相遅延量を得ることができないという問題点があった。

このような問題点を解決するための位相遅延板が韓国公開特許公報第2001-0089321号に開示されている。この位相遅延板は、複屈折性を有する有機物薄膜を接着剤を使用して光の透過または反射機能を有する固定基板の表面に接着した構造を有してあり、有機物薄膜の線膨脹係数（Ｅ_１）と、接着剤の線膨脹係数（Ｅ_２）と、固定基板の線膨脹係数（Ｅ_３）とが、次の条件「Ｅ_１＜Ｅ_２」及び「Ｅ_３＜Ｅ_２」を満足している。

この位相遅延板は、ビームの位相遅延のための複屈折特性を有する有機物薄膜を用いることによって、別途の加工工程を必要とすることなく、所望の位相遅延量を容易に得ることができるし、位相差の入射角度に対する依存性が小さくて小型化を実現することが可能である。このことから、生産が容易であり、生産費用を節減することができる。

さらに、有機物薄膜の位相遅延値が温度変化に対応するようになっていて、光ピックアップ装置を長期間使用することによる感温上昇時に、ビームの発振波長に変動が生じても、所望の位相遅延量を得ることができる。

このとき、温度上昇による有機物薄膜の膨張変形のおそれもあるが、有機物薄膜と、接着剤と、固定基板との間の線膨脹係数が、次の条件「Ｅ_１＜Ｅ_２」及び「Ｅ_３＜Ｅ_２」を満足しているので、有機物薄膜と固定基板の膨張は、接着剤によって吸収され、温度上昇による変形を防止することができる。

しかし、このような従来の有機物薄膜を用いた位相遅延板においては、接着剤の線膨張係数（Ｅ_２）が、有機物薄膜の線膨脹係数（Ｅ_１）と固定基板の線膨脹係数（Ｅ_３）に比べて大きく形成されるので、温度上昇による接着剤の長さ変化が大きく発生するようになり、接着剤の接着信頼性が低下するという問題点を有している。

例えば、上記特許公開公報に開示されるように、有機物薄膜と、接着剤と、固定基板との間の線膨脹係数が、次の条件「Ｅ_１＜Ｅ_２」及び「Ｅ_３＜Ｅ_２」を満足するために、線膨脹係数（Ｅ_２）が１.２×１０^-４/℃の接着剤を使用し、有機物薄膜として線膨脹係数（Ｅ_１）６.２×１０^-６/℃のポリカーボネートを使用する一方、固定基板として線膨脹係数（Ｅ_３）９５×１０^-７/℃のガラス基板を使用する場合、接着剤と固定基板との間の差が１１０程度である。従って、このような温度変化による接着剤と固定基板との相対的な長さ変化は、１℃の温度変化に対して約１１０μmの長さ差がある。結局、このように大きな長さ差は、頻繁な温度変化に伴う接着剤の長さ変化により、接着力を低下させる原因になり、長期間経過すると、接着剤の固着状態が低下するようになり、剥離が発生するという問題点が発生する。

一方、このような従来の有機物薄膜を用いた位相遅延板においては、入射光の波長帯域に応じて既に設定された位相遅延値に基づいて入射光の偏光状態を調節するようになっている。このため、入射光の波長範囲が大きく形成される広帯域波長に対しては、所望する波長帯の入射光に対する位相遅延を得るために、複数の位相遅延板を作製しなければならないという問題点があった。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、長期間の間の温度変化にも材料間の固着状態を堅固に保持し、製品の信頼性を向上させることができるし、広帯域波長の入射光に対しても所望の位相遅延を得ることができる位相遅延板及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供することである。

前記目的は、本発明に係る、複屈折性による位相遅延機能を有する有機物薄膜と、前記有機物薄膜の少なくとも一側面に接着剤により接着される固定基板を有する位相遅延板において、前記有機物薄膜の線膨脹係数（Ｌ_１）と、前記接着剤の線膨脹係数（Ｌ_２）と、前記固定基板の線膨脹係数（Ｌ_３）とが、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足しており、前記有機物薄膜は、波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ遅延させ、０からπの間の位相遅延値を有することを特徴とする位相遅延板によって達成することができる。

ここで、前記固定基板は、前記有機物薄膜の両側面に接着されることが望ましい。

なお、前記固定基板の少なくとも一面には、回折格子が形成されることが效果的である。

一方、前記目的は、本発明の他の特徴により、光源と、前記光源から照射されるビームを光記録媒体に集光誘導する対物レンズと、前記光記録媒体から反射されて前記対物レンズを通過したビームを受光する光検出器と、前記光源から前記対物レンズ及び前記光検出器の間に形成されるビームの経路上に設けられる位相遅延板とを有する光ピックアップ装置において、前記位相遅延板は、請求項１または請求項２または請求項３に記載されている位相遅延板であることを特徴とする光ピックアップ装置によって達成することができる。

本発明によれば、長期間の間の温度変化にも材料間の固着状態を堅固に保持し、製品の信頼性を向上させることができるし、広帯域波長の入射光に対しても所望の位相遅延を得ることができる位相遅延板及びこれを用いた光ピックアップ装置を提供することができる。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図２は、本発明の第１実施例による位相遅延板の断面図である。図示するように、本発明に係る位相遅延板１は、複屈折性を有する有機物薄膜１０と、有機物薄膜１０の少なくとも一側面に塗布される接着剤２０と、接着剤２０によって有機物薄膜１０と相互に接着されて有機物薄膜１０の形態を保持する固定基板３０とを有してあり、有機物薄膜１０の線膨脹係数（Ｌ_１）と、接着剤２０の線膨脹係数（Ｌ_２）と、固定基板３０の線膨脹係数（Ｌ_３）とが、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足している。

有機物薄膜１０は、上記の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足するポリカーボネート、ポリイミド、ポリアリルレート、ポリエーテルスルホン、（脂環族）ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリレート、ポリエーテルイミドのうちのいずれか１つ、またはこれらの重合体に複屈折性を付与し、位相差発生機能を有するようにして製造されることができる。

この中で、ポリカーボネートは、製品の量産のための工業的安定性の面で良好であるので、量産品の材質として選択されることが好ましい。さらに、この有機物薄膜１０の材料として、ガラス転移温度が１１０℃以上のものを用いると、温度上昇による位相差発生機能の低下を防止することができる。

また、有機物薄膜１０は、波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ位相遅延させることができる位相遅延値を有するか、または０からπの間の任意の位相遅延値を有している。

このような位相遅延値は、波長帯域の範囲に応じて入射光の位相を９０゜遅延させて、線偏光を円偏光に切り換えたり、入射光の位相を１８０゜遅延させて、線偏光を９０゜回転された線偏光状態に切り換えることができ、また、０からπの間の任意の所望する位相遅延値を有する場合には、入射光の偏光状態によって透過光の偏光状態を、複数の位相遅延板を用いなくても、単一位相遅延板を用いて、比較的広い広帯域波長の波長帯域に対して入射光の偏光を適宜の状態に切り換えることができる。

接着剤２０は、上記の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足し、さらに、ＵＶ硬化性または熱硬化性を満足する、アクリル係、エポキシ系、ウレタン係、ポリエステル係、ポリイミド系、ウレア系、メラミン系、フラン樹脂系、イソシアネート系、シリコン系、セルロース系、酢酸ビニル系、塩化ビニル系、ゴム系のうちのいずれか１つまたはこれらの混合系を用いることができる。

この接着剤２０は、有機物薄膜１０の表面に平滑に均一な厚で塗布することが、波面収差を減らすために望ましい。接着剤２０の塗布法として、スピンコートまたはロールコートなどの方法を用いると、塗布作業が容易であり、塗布厚さの調節が容易である。

また、接着剤２０は、有機物薄膜１０とほぼ等しい屈折率を有する物質からなることが望ましい。これは、透過光の散乱を減らすと同時に、接着剤２０と有機物薄膜１０の界面の反射損失を減らすためである。

同様に、固定基板３０は、上述の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足し、光の透過及び/または反射性能を有する平滑なガラス基板を用いることが望ましい。このとき、固定基板３０の反射性能を付与するためには、ガラス基板の表面にアルミニウム、またはその他の金属などの薄膜を用いて反射面を形成することによって実現される。

このような構成を有する位相遅延板１の具体的な例には、有機物薄膜１０として、線膨脹係数（Ｌ_１）１２０×１０^-６/℃のポリカーボネートと、接着剤２０として、線膨脹係数（Ｌ_２）６３×１０^-６/℃のアクリル系樹脂と、固定基板３０として、線膨脹係数（Ｌ_３）７.２×１０^-６/℃のガラス基板からなる位相遅延板１が挙げられる。

このような位相遅延板１は、有機物薄膜１０と接着剤２０と固定基板３０との間の線膨脹係数が、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足するとともに、その差異が５０〜７０μm程度であって、温度増加に伴う有機物薄膜１０と固定基板３０との差を、その中間値を有する接着剤２０で吸収することによって有機物薄膜１０の変形を防止することができる。

特に、接着剤２０の線膨脹係数が大きくないので、温度上昇に伴う接着剤２０の長さ変化も大きな変化が発生しない。従って、長期間の間頻繁な温度変化が発生しても、接着剤２０の固着力が保持され、剥離が発生することがなく、さらに、有機物薄膜１０と固定基板３０との間の固着状態を長期間にわたって堅固に保持することができる。

また、有機物薄膜１０は、波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ位相遅延させることができるし、０からπの間の位相遅延値を有するので、複数の位相遅延板を用いなくても、単一の位相遅延板を用いて、比較的広い広帯域波長の波長帯域に対して入射光の偏光を適宜の角度に切り換えることができる。

一方、図３は、本発明の第２実施例による位相遅延板の断面図である。本実施例による位相遅延板１は、上記のような位相遅延板１の有機物薄膜１０と、接着剤２０と、固定基板３０との間の線膨脹係数が、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足する状態で、有機物薄膜１０の両側面に固定基板３０を接着させる構造を有している。

本実施例による位相遅延板１の構造は、上記第１実施例の位相遅延板１に比べて、透過されるビームの発振波長が温度変化によって変動する場合において位相差変動をより效果的に補償できる構造である。

一方、図４は、本発明の第３実施例による位相遅延板の断面図である。本実施例による位相遅延板１は、上記第２実施例の位相遅延板１とほぼ同様の構造を有してあり、有機物薄膜１０と、接着剤２０と、固定基板３０との間の線膨脹係数が、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足する状態で、両側の固定基板３０の一面に回折格子４０が形成されている。

本実施例による位相遅延板１は、透過されるビームの位相を遅延させてビームの偏光状態を切り換える機能を有するとともに、透過されるビームをメインビームとサブビームに分けており、メインビームは、光ディスク５９'から情報を読み取り、サブビームは、トラックの位置を把握して光検出器５４'に伝達する機能を同時に実現することができる。

なお、固定基板３０に回折格子４０を形成する構造は、上記の第１実施例の固定基板３０にも適用することが可能である。

上記の各実施例による位相遅延板１は、図５乃至図７に示すように、光ピックアップ装置５０'のビーム経路上に設置され、温度変化に対応しながら、透過ビームの偏光状態を切り換えることになる。

このように、有機物薄膜の線膨脹係数（Ｌ_１）と、接着剤の線膨脹係数（Ｌ２）と、固定基板の線膨脹係数（Ｌ_３）とが、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足する位相遅延板を作製することにより、温度増加に伴う有機物薄膜と固定基板との差異を、その中間値を有する接着剤で吸収して有機物薄膜の変形を防止することができるし、接着剤の線膨脹係数が大きくないので、温度上昇に伴う接着剤の長さ変化にも大きな変化が発生しない。

また、長期間の間、頻繁な温度変化が発生しても、接着剤の固着力が保持され、剥離が発生することがないし、有機物薄膜と固定基板との間の固着状態を長期間堅固に保持することができ、位相遅延板及びこの位相遅延板を用いた光ピックアップ装置の製品信頼性が著しく向上される。

また、有機物薄膜の位相遅延値を波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ位相遅延させることができ、０からπの間の位相遅延値を有するようにすることで、単一の位相遅延板を用いて広帯域波長の入射光に対する偏光状態を適宜の状態に切り換えることができる。

上述したように、本発明によれば、長期間の間の温度変化にも材料間の固着状態を堅固に保持し、製品の信頼性を向上させることができるし、広帯域波長の入射光に対しても所望の位相遅延を得ることができる位相遅延板及びこれを用いた光ピックアップ装置が提供される。

一般的な光ピックアップ装置の構成図。 本発明の第１実施例による位相遅延板の断面図。 本発明の第２実施例による位相遅延板の断面図。 本発明の第３実施例による位相遅延板の断面図。 図２乃至図４に示した位相遅延板を有する光ピックアップ装置の構成図。 図２乃至図４に示した位相遅延板を有する光ピックアップ装置の構成図。 図２乃至図４に示した位相遅延板を有する光ピックアップ装置の構成図。

符号の説明

１…位相遅延板
１０…有機物薄膜
２０…接着剤
３０…固定基板
４０…回折格子
５０'…光ピックアップ装置

Claims (4)

1. 複屈折性による位相遅延機能を有する有機物薄膜と、前記有機物薄膜の少なくとも一側面に接着剤により接着される固定基板とを有する位相遅延板において、
   前記有機物薄膜の線膨脹係数（Ｌ_１）と、前記接着剤の線膨脹係数（Ｌ_２）と、前記固定基板の線膨脹係数（Ｌ_３）とが、次の条件Ｌ_１＞Ｌ_２＞Ｌ_３を満足しており、
   前記有機物薄膜は、波長帯域４００nm乃至８００nmの範囲の入射光をπ/２またはπだけ遅延させ、０からπの間の位相遅延値を有することを特徴とする位相遅延板。
2. 前記固定基板は、前記有機物薄膜の両側面に接着されることを特徴とする請求項１に記載の位相遅延板。
3. 前記固定基板の少なくとも一面には、回折格子が形成されることを特徴とする請求項１に記載の位相遅延板。
4. 光源と、前記光源から照射されるビームを光記録媒体に集光誘導する対物レンズと、前記光記録媒体から反射されて前記対物レンズを通過したビームを受光する光検出器と、前記光源から前記対物レンズ及び前記光検出器の間に形成されるビームの経路上に設けられる位相遅延板とを有する光ピックアップ装置において、
   前記位相遅延板は、請求項１または請求項２または請求項３に記載されている位相遅延板であることを特徴とする光ピックアップ装置。

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