JP2748052B2 - 光分離素子とこれを使用した受光光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク装置な
どに使用されて回転方向に９０度の偏光成分を有する光
を３つの光成分に分離する光分離素子ならびにこの光分
離素子を使用した受光光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスク装置では、再生出力を得
るために、偏光分離が行われ、ディスクからの戻り光
が、カー回転角による偏光成分となる２つの光成分と、
フォーカスなどのエラー信号を検出するためのエラー信
号検出用の光成分とに分離される。

【０００３】図６は、従来の偏光分離手段を使用した光
磁気ディスク装置の光学系の構成を示している。半導体
レーザ１から発せられたレーザ光はコリメートレンズ２
により平行光となり、ビームスプリッタ３により反射さ
れ、全反射プリズム４にて反射されて対物レンズ５によ
りディスクＤの記録面に集光される。ディスクＤの記録
面からの反射戻り光は、ビームスプリッタ３を透過し、
ウォラストンプリズム６にて３つの成分に分離され、受
光レンズ７ａと７ｂを経て６分割のピンホトダイオード
８により受光される。ウォラストンプリズム６にて異な
る偏光面の成分に分離された２つの光束Ｂ１とＢ２はピ
ンホトダイオード８の２つの受光部８ａと８ｂとにより
受光され、両受光光量の差からＭＯ信号が検出される。
また偏光状態に依存しない光束Ｂ３は４分割の受光部８
ｃに受光され、これによりフォーカスとトラッキングの
エラー信号が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の受光光学装
置では、偏光分離のための素子として、ウォラストンプ
リズム６を使用している。しかしながら、ウォラストン
プリズム６は、水晶などの異方性結晶を２つ使用し、こ
れを貼り合わせて制作しているため製造コストが高いも
のとなっている。さらに、ピンホトダイオード８の４分
割の受光部８ｃにおいてフォーカスエラー信号を得るた
めに、非点隔差を生じさせるシリンドリカルレンズを受
光レンズ７ｂとして設ける必要があり、構成する光学部
品の点数が多くなる。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、簡単な構成により光の偏光分離ができ且つ非点隔
差を生じさせることも可能な光分離素子ならびにこれを
使用した受光光学装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光軸に対する
回転方向に９０度の角度をなす第１と第２の偏光成分を
有する光の経路に位置する光分離素子であって、第１の
偏光成分と第２の偏光成分とを互いに異なる割合で反射
し且つ透過させる偏光膜と、その後方に位置する反射面
とが互いに平行で且つ入射光軸に対して角度を有して配
置され、前記偏光膜と反射面との間に、光が１往復する
ことによりその偏光面の角度を９０度回転させて異なる
偏光成分の光に変換する光学部材が配置されており、前
記偏光膜に入射して反射される光と、前記偏光膜を透過
して反射面で反射されさらに偏光膜を透過した光とで、
第１の偏光成分と第２の偏光成分との比率が相違するこ
とを特徴とするものである。さらに、前記偏光膜により
反射された光が前記反射面で２回目に反射されて前記偏
光膜を透過した光の、第１の偏光成分と第２の偏光成分
との比率が、最初に偏光膜により反射された光の前記比
率と相違するものとなる。 また、前記偏光膜は、第１と
第２の偏光成分の一方を１００％透過し、他方を所定の
割合で反射させるものであり、最初に偏光膜に反射され
るのを第１の光、偏光膜を通過して反射面で反射されさ
らに偏光膜を透過するのを第２の光、前記偏光膜で反射
され反射面で２回目に反射されて偏光膜を透過するのを
第３の光としたときに、第２の光は第１の偏光成分と第
２の偏光成分の双方を含み、且つ第１の光と第２の光
は、互いに相違する偏光成分のみとなるように構成する
ことが好ましい。

【０００７】さらに本発明による受光光学装置は、光軸
に対する回転方向に９０度の角度をなす第１と第２の偏
光成分を有する光の経路に請求項１または２記載の光分
離素子が配置され、この光分離素子の偏光膜にて反射さ
れた光と、偏光膜を透過して反射面にて反射されさらに
偏光膜を透過した光とを、別々に受光する受光部が設け
られていることを特徴とするものである。あるいは、光
軸に対する回転方向に９０度の角度をなす第１と第２の
偏光成分を有する光の経路に請求項３記載の光分離素子
が配置され、前記第１の光と第２の光および第３の光を
それぞれ別々に受光する受光部が設けられていることを
特徴とするものとなる。

【０００８】

【作用】本発明の光分離素子では、同じ方向へ反射した
２つ以上の光の偏光成分をそれぞれ相違させることがで
きる。またそれぞれの光の偏光成分の比率は、偏光膜の
透過率を変えることにより自由に設定できる。 特に、偏
光膜で一方の偏光成分を１００％透過できるようにする
と、同じ方向へ反射される３つの光のうち、第２の光は
異なる偏光成分の双方を含み、第１の光と第２の光は、
互いに異なる偏光成分のみの光となる。 よって、本発明
の受光光学装置では、前記光分離素子により反射された
それぞれの偏光成分の光を検知できるようになる。した
がって例えば光磁気ディスクのＭＯ信号の検出などに有
効である。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。
図１は本発明による光分離素子１０の第１実施例を示す
断面図である。図１に示す光分離素子１０は、平板ガラ
ス１１の入射側の面に偏光膜１２がコーティングされて
いる。平板ガラス１１の後面には位相差板１３が貼り合
わされ、その後面に全反射膜１４がコーティングされて
いる。前記位相差板１３は通過する光に対してλ／４
（または５λ／４、９λ／４）の位相差（ただしλは入
射光の波長）を発生させるものである。したがってこの
位相差板１３を透過して全反射膜１４にて反射されさら
に位相差板１３を透過する光は、位相差板１３を２回通
過することによりλ／２の位相差を生じ、その偏光面の
角度が９０度回転させられる。

【００１０】図１において、紙面上下方向をα軸、紙面
に直交する方向をβ軸としてα−βの直交座標をとり、
偏光面がα方向となる光の成分をＰ波成分、偏光面がβ
方向となる光の成分をＳ波成分とする。また入射光軸Ｂ
の光分離素子１０に対する入射角をθとする。

【００１１】前記入射角θはほぼブリュスター角とし、
例えば平板ガラス１１の屈折率が１．５１のときに約６
０度に設定される。このブリュスター角θならびに偏光
膜１２の設計により、偏光膜１２に対しては、Ｐ波成分
が１００％透過し、Ｓ波成分は６０％透過し、Ｓ波成分
の４０％が反射されるように設定されている。なおこの
比率は任意に設定可能である。

【００１２】また前記位相差板１３を往復した光はその
偏光面が９０度回転させられるため、Ｐ波成分はＳ波成
分となり、Ｓ波成分はＰ波成分となる。

【００１３】上記光分離素子１０の機能を説明する。入
射角θにより入射する入射光は、偏光膜１２によりＳ波
成分が４０％反射され６０％が透過する。またこの偏光
膜１２においてＰ波成分は１００％透過する。すなわち
偏光膜１２では、入射光のうち４０％のＳ波成分のみが
反射する。図１ではこの反射光をＲ１で示している。

【００１４】偏光膜１２を透過した６０％のＳ波成分と
１００％のＰ波成分は、平板ガラス１１内を透過し位相
差板１３を透過し、さらに全反射膜１４により反射され
て位相差板１３を透過して戻る。位相差板１３を１往復
して平板ガラス１１内を戻る反射光は、偏光面が９０度
回転させられて１００％のＳ波成分と６０％のＰ波成分
となる。

【００１５】全反射膜１４により反射された光は再度偏
光膜１２に至るが、偏光膜１２では、Ｓ波成分のうち４
０％が反射され、６０％が透過する。ただしＰ波成分は
反射されずその全てが偏光膜１２を透過する。よって偏
光膜を透過した光は、共に６０％のＰ波成分とＳ波成分
を有し、戻り光の偏光状態に依存しない光となる。図１
では、このの光をＲ０で示している。

【００１６】また偏光膜１２により反射されて平板ガラ
ス１１内に再び戻る４０％のＳ波成分は、位相差板１３
を透過して全反射膜１４により反射され位相差板１３を
透過して平板ガラス１１内に進む。ここで位相差板１３
を１往復するため、４０％のＳ波成分はＰ波成分とな
る。この４０％のＰ波成分は全て偏光膜１２を透過す
る。この透過した光を図１においてＲ２で示している。

【００１７】図１では、上記光分離素子１０が光磁気デ
ィスク装置においてディスクの記録面からの戻り光（集
束光）の経路に配置された場合を示している。前述のＲ
０，Ｒ１，Ｒ２のそれぞれの光成分の通過経路には、６
分割のピンホトダイオード２０が配置されている。この
ピンホトダイオード２０は２つの受光部２１，２２と４
分割の受光部２３とを有している。

【００１８】前述の４０％のＳ波成分の光Ｒ１は受光部
２１により検出され、４０％のＰ波成分の光Ｒ２は受光
部２２により検出される。それぞれの受光部２１と２２
による受光光量は差動増幅器２４に入力する。差動増幅
器２４では受光部２１と２２の受光光量の差（Ｉ出力と
Ｊ出力との差）が検出され、これが光磁気ディスクから
の再生出力（ＭＯ信号）となる。

【００１９】さらに４分割の受光部２３は、共に６０％
のＳ波成分とＰ波成分を有する光Ｒ０の集束点に位置し
ており、４分割の受光部２３での検出出力によりフォー
カスエラー信号とトラッキングエラー信号を得ることが
できる。なお、光分離素子１０は全体が平板構造である
ため、集束光であるＲ０がこれを通過して反射されるこ
とにより非点隔差が生じる。この非点隔差を利用して４
分割の受光部によりフォーカスエラー信号を得ることが
でき、図６に示す従来例のようなシリンドリカルレンズ
を受光レンズ７ｂとして使用する必要はなくなる。また
トラッキングエラー信号は４分割の受光部によりいわゆ
るプッシュプル法により検出することができる。

【００２０】図４は、上記光分離素子１０を使用した光
磁気ディスク装置の光学系の構成をさらに詳しく示して
いる。半導体レーザ３１から出射したレーザ光はコリメ
ートレンズ３２により平行光とされる。ビームスプリッ
タ３３ではレーザ光の一部（主にＳ波成分）が反射され
て、トラッキング補正用の可動ミラー３４により反射さ
れ、さらに全反射プリズム３５により反射されて対物レ
ンズ３６により光磁気ディスクの記録面に集光される。
ディスクの記録面からの戻り光は、基の経路を戻り、ビ
ームスプリッタ３３を透過し、受光レンズ３７により集
束させられて前記光分離素子１０に入射する。

【００２１】図５は光分離素子１０の入射方向（図４の
Ｖ方向）から見た光分離素子１０の配置角度を示してい
る。図４の装置において水平方向をＸ、垂直方向をＹと
した直交座標を設けると、図１に示すα軸とβ軸との直
交座標は、前記Ｘ−Ｙの直交座標に対し、光軸のまわり
に４５度回転した角度に配置されている。

【００２２】光磁気ディスクからの戻り光にカー回転角
が与えられ、図５に示すように偏光面がＹ軸に対しプラ
スまたはマイナス方向にθｋだけ回転させられていたと
する。図１の光分離素子１０では、θｋだけ回転させら
れた偏光面の成分がα軸方向のＰ波成分とβ軸方向のＳ
波成分として分離され、受光部２１と２２によりＳ波成
分とＰ波成分の差が検出される。よって差動増幅器２４
からの出力により、図５に示すプラスθｋまたはマイナ
スθｋの偏光面の回転方向が検知され、ＭＯ信号が再生
されることになる。

【００２３】図２は本発明による光分離素子の第２実施
例を示している。この実施例に示す光分離素子１０Ａ
は、同じ厚さ寸法ｔの２枚の平板ガラス１１ａと１１ｂ
の間に、位相差板１３が介装されている。そして平板ガ
ラス１１ａの表面には偏光膜１２がコーティングされ、
平板ガラス１１ｂの後面には全反射膜１４がコーティン
グされている。第１実施例と同様に、位相差板１３は光
が２回透過することによりλ／２の位相差を発生させ、
偏光面の角度を９０度回転させるものである。

【００２４】この光分離素子１０Ａにおいても、偏光膜
１２により４０％のＳ波成分が反射されてＲ１の光成分
が得られる。また偏光膜１２を透過した１００％のＰ波
成分と６０％のＳ波成分は全反射膜１４に反射されて位
相差板１３を１往復することにより、６０％のＰ波成分
と１００％のＳ波成分となる。そして共に６０％のＳ波
成分とＰ波成分の光Ｒ０が得られる。さらに偏光膜１２
により反射された４０％のＳ波成分は全反射膜１４によ
り反射されて位相差板１３を往復してＰ波成分となり、
これが偏光膜１２を透過してＲ２が得られる。

【００２５】この光分離素子１０Ａでは必らずしも２枚
の平板ガラス１１ａ，１１ｂが同じ厚さ寸法である必要
はないが、同じ厚さ寸法とすることにより、制作は容易
になる。

【００２６】図３に示す第３実施例は、構造をさらに簡
略化したものである。この実施例に示す光分離素子１０
Ｂは、水晶などの異方性結晶を使用し、透過光が１往復
（２回通過）することによりλ／２の位相差を発生させ
ることができる厚さ寸法ｔ１とした位相差板１３ａが使
用されている。この位相差板１３ａの表面には偏光膜１
２が裏面には全反射膜１４が、直接コーティングされて
いる。この実施例では、偏光膜１２にて１００％のＰ波
成分と６０％のＳ波成分が透過する。この透過光は、位
相差板１３を透過し全反射膜１４により反射され再び位
相差板１３ａを透過することにより偏光面が９０度回転
させられ、偏光膜１２に戻った時点で、１００％のＳ波
成分と６０％のＰ波成分となる。そして偏光膜１２に
て、共に６０％のＳ波成分とＰ波成分が透過して光Ｒ０
が得られる。さらに偏光膜１２により反射された４０％
のＳ波成分は位相差板１３ａを往復してＰ波成分とな
り、これが偏光膜１２を透過して、４０％のＰ波成分の
光Ｒ２が得られる。

【００２７】なお本発明は上記各実施例に限られるもの
ではなく、例えば図１の第１実施例において、入射側か
ら順に偏光膜１２、位相差板１３、平板ガラス１１、全
反射膜１４の順に構成してもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、小寸法で
簡単な構成の光分離素子を得ることができる。またこの
光分離素子を使用することにより、小型の受光光学装置
を形成できる。さらに光分離素子は平板構成にできるた
め、これを透過した光は非点隔差を含むことになり、そ
のままフォーカスエラーの検出が可能になる。さらに３
つに分離された光成分が同じ方向へ進むため、それぞれ
の光を検出する受光部を同じ位置に配置することがで
き、単一のピンホトダイオードなどを使用することが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図２】本発明の第２実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図３】本発明の第３実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図４】本発明の光分離素子を使用した光磁気ディスク
装置の光学系の配置斜視図、

【図５】図４の装置における光分離素子の配置角度を示
す説明図、

【図６】従来の光分離素子ならびにこれを使用した受光
光学装置を示す配置側面図、

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ 光分離素子 １１，１１ａ，１１ｂ 平板ガラス １２ 偏光膜 １３，１３ａ 位相差板 １４ 全反射膜 ２０ ピンホトダイオード ２１，２２ 受光部 ２３ ４分割の受光部 ２４ 差動増幅器 ３１ 半導体レーザ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に対する回転方向に９０度の角度を
   なす第１と第２の偏光成分を有する光の経路に位置する
   光分離素子であって、第１の偏光成分と第２の偏光成分
   とを互いに異なる割合で反射し且つ透過させる偏光膜
   と、その後方に位置する反射面とが互いに平行で且つ入
   射光軸に対して角度を有して配置され、前記偏光膜と反
   射面との間に、光が１往復することによりその偏光面の
   角度を９０度回転させて異なる偏光成分の光に変換する
   光学部材が配置されており、前記偏光膜に入射して反射
   される光と、前記偏光膜を透過して反射面で反射されさ
   らに偏光膜を透過した光とで、第１の偏光成分と第２の
   偏光成分との比率が相違することを特徴とする光分離素
   子。
2. 【請求項２】 前記偏光膜により反射された光が前記反
   射面で２回目に反射されて前記偏光膜を透過した光の、
   第１の偏光成分と第２の偏光成分との比率が、最初に偏
   光膜により反射された光の前記比率と相違する請求項１
   記載の光分離素子。
3. 【請求項３】 前記偏光膜は、第１と第２の偏光成分の
   一方を１００％透過し、他方を所定の割合で反射させる
   ものであり、最初に偏光膜に反射されるのを第１の光、
   偏光膜を通過して反射面で反射されさらに偏光膜を透過
   するのを第２の光、前記偏光膜で反射され反射面で２回
   目に反射されて偏光膜を透過するのを第３の光としたと
   きに、第２の光は第１の偏光成分と第２の偏光成分の双
   方を含み、且つ第１の光と第２の光は、互いに相違する
   偏光成分のみとなる請求項２記載の光分離素子。
4. 【請求項４】 光軸に対する回転方向に９０度の角度を
   なす第１と第２の偏光成分を有する光の経路に請求項１
   または２記載の光分離素子が配置され、この光分離素子
   の偏光膜にて反射された光と、偏光膜を透過して反射面
   にて反射されさらに偏光膜を透過した光とを、別々に受
   光する受光部が設けられていることを特徴とする受光光
   学装置。
5. 【請求項５】 光軸に対する回転方向に９０度の角度を
   なす第１と第２の偏光成分を有する光の経路に請求項３
   記載の光分離素子が配置され、前記第１の光と第２の光
   および第３の光をそれぞれ別々に受光する受光部が設け
   られている ことを特徴とする受光光学装置。