[发明专利]1/4波长板、光拾取装置和反射型液晶显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及例如在光拾取装置、液晶投影仪等光学装置、光学低通 滤波器等光学部件中使用的1/4波长板，特别涉及由石英这种具有双折射 性和旋光性的无机晶体材料构成的1/4波长板。进而，本发明涉及使用该 1/4波长板的光拾取装置和反射型液晶显示装置。

背景技术

以往，在各种光学用途中使用在线偏振光和圆偏振光之间转换偏振 状态的1/4波长的相位板即1/4波长板。一般，1/4波长板利用由通过延 伸处理而具有双折射性的聚碳酸酯等有机材料构成的树脂薄膜、用透明 基板夹持高分子液晶层的相位差板、石英等具有双折射性的无机晶体材 料的晶板制造(例如参照专利文献1～4)。

特别地，最近，在光盘装置的记录再现中使用的光拾取装置中，为 了实现记录的高密度化、大容量化，采用波长非常短的高输出的蓝紫色 激光器。但是，上述树脂薄膜和液晶材料具有容易吸收从蓝色到紫色以 外区域的光的物理特性，所以，吸收蓝紫色激光而发热，可能使材质自 身劣化而有损波长板的功能。与此相对，石英等无机晶体材料的耐光性 极高，所以，石英波长板在使用蓝紫色激光器的光学系统中特别有利。

开发了各种结构的石英波长板。例如，在专利文献3所述的晶板中， 当其光学轴相对于其入射面的法线倾斜时，求出主椭圆偏振光的椭圆率 k，通过下述关系式计算晶板的厚度d，由此，能够进行高精度的直线- 圆偏振振转换。

cos{(2π/λ)×Δn·d}＝-{2k/(1-k²)}²

其中，λ是入射到所述晶板的光的使用波长，Δn是相对于所述主椭 圆偏振光的折射率之差。

一般地，在光拾取装置中，利用1/4波长板将来自半导体激光器的 激光束从线偏振光转换为圆偏振光，通过光盘表面使其反射，利用所述 1/4波长板恢复成线偏振光后，由受光装置转换为电信号。但是，激光是 发散光，所以，透射过1/4波长板时，由于其入射角度依赖性而没有成为 完全的圆偏振光而成为椭圆偏振光的分量被光盘表面反射，返回半导体 激光器，所以，产生激光器振荡不稳定的问题。关于该问题，在专利文 献4所述的晶板中，通过使由光的入射角决定的异常光的折射方向与光 学轴以外的晶轴一致且与光学轴正交，由此，由于入射角的变动而引起 的通常光和异常光之间的相位差的变化量极小，改善了入射角度依赖性 的问题，能够始终将入射的线偏振光大致完全转换为圆偏振光来出射。

并且，公知有如下的相位板：将2张晶板以它们的光学轴相互关于 贴合面对称、且从板面的法线方向观察相互平行的方式贴合，由此，能 够抵消由于光束入射角的变动而引起的延迟的变化(例如参照专利文献 5)。进而，在贴合第一波长板和第二波长板的叠层1/4波长板中，公知有 如下结构：在相对于光路稍微倾斜地配置的情况下，预料到由此产生的 两波长板的光学轴的偏移，预先错开层叠这些光学轴，由此，作为1/4 波长板发挥期望的功能(例如参照专利文献6)。

并且，广泛公知石英所具有的旋光性会对石英波长板的性能造成影 响。针对该问题，提出了如下的1/4波长板：以光轴相互交叉的方式重合 层叠由具有旋光能的光学材料构成的2个波长板，通过使用庞加莱球的 近似式求出的两波长板的相位差、光学轴方位角度、旋光能、以及旋转 轴和中性轴所成的角满足规定的关系式，由此，降低旋光能造成的影响， 在宽带中特性优良(例如参照专利文献7)。

关于该1/4波长板，使用与该专利文献7的图1相同的图26的庞加 莱球进行说明。该图例示出波长λ的光在石英晶体中行进时的作用。设 光的入射方向为通过赤道上的2点Cf、Cs的中性轴S1，根据直线双折射 对该中性轴S1的方向赋予相位差Γ，根据圆双折射对通过北极和南极的 极轴方向LR赋予相位差2ρ，该情况下，考虑它们的合成向量Γ’。设在 合成向量Γ’的延长方向上与庞加莱球交叉的2点为Pa、P，关于直线PaP 和始终包含中性轴S1和与该中性轴S1正交的中性轴S2在内的面所成的 角β，使用相位差向量Γ和相位差向量2ρ由下式表现。

tanβ＝2ρ/Γ

因此，合成向量Γ’由下式表现。

【数式3】