JP2779229B2 - 非点収差発生装置 - Google Patents
非点収差発生装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式ビデオディスクプレーヤ、CDプレーヤ
における光学式ピックアップ装置等に用いられる非点収
差発生装置に関し、特に光量損失を低減して光利用効率
を高めることができる非点収差発生装置に関する。
における光学式ピックアップ装置等に用いられる非点収
差発生装置に関し、特に光量損失を低減して光利用効率
を高めることができる非点収差発生装置に関する。
従来、この種の非点収差発生装置として実開昭63−58
316号公報に示されるものがあり、これを第６図に示
す。同図において従来の非点収差発生装置１は、光源２
から発せられた発散光を反射してディスク４に反射する
と共に、該ディスク４からの反射光を入射する第１の平
面11と、該第１の平面11に平行に形成され、第１の平面
11から透過される光を射出する第２の平面12と、上記第
１及び第２の各平面11、12に対して所定角α傾斜して形
成され、上記第１の平面11から入射した光を第２の平面
12の方向へ反射する第３の平面13とを備え、上記第２の
平面12から受光素子５へ光を射出する構成である。
316号公報に示されるものがあり、これを第６図に示
す。同図において従来の非点収差発生装置１は、光源２
から発せられた発散光を反射してディスク４に反射する
と共に、該ディスク４からの反射光を入射する第１の平
面11と、該第１の平面11に平行に形成され、第１の平面
11から透過される光を射出する第２の平面12と、上記第
１及び第２の各平面11、12に対して所定角α傾斜して形
成され、上記第１の平面11から入射した光を第２の平面
12の方向へ反射する第３の平面13とを備え、上記第２の
平面12から受光素子５へ光を射出する構成である。
上記第３の平面13の所定角αは、第２の平面12から射
出される光のコマ収差が略零となるように定められ、具
体的には次式（１）の関係で設定される。
出される光のコマ収差が略零となるように定められ、具
体的には次式（１）の関係で設定される。
α＝90゜−（β0/2） …（１） ここで、β０は２つの平面の頂角をβとしたくさび形
平板を用いた非点収差発生装置において、丁度コマ収差
が零になる時の頂角βの角度である。
平板を用いた非点収差発生装置において、丁度コマ収差
が零になる時の頂角βの角度である。
上記構成に基づく従来装置は、第３の平面13の傾斜す
る所定角αを上記の様に設定したのでコマ収差を発生さ
せることなく非点収差のみを発生させることができる。
る所定角αを上記の様に設定したのでコマ収差を発生さ
せることなく非点収差のみを発生させることができる。
従来の非点収差発生装置は以上のように構成されてい
たので、第３の平面13で反射された光の一部が第２の平
面12で反射され、第２の平面12の透過効率が悪化し、光
利用効率が低下するという課題を有していた。さらに、
上記第２の平面12で反射された光は、迷光となり受光素
子14の信号再生精度を悪化させる等の悪影響を生じるこ
ととなる。
たので、第３の平面13で反射された光の一部が第２の平
面12で反射され、第２の平面12の透過効率が悪化し、光
利用効率が低下するという課題を有していた。さらに、
上記第２の平面12で反射された光は、迷光となり受光素
子14の信号再生精度を悪化させる等の悪影響を生じるこ
ととなる。
また、上記第２の平面12の透過効率を向上させるため
に、第２の平面12にフッ化マグネシウム等の屈折率の異
なる反射防止膜を塗布し、第２の平面12で反射する光を
透過させる構成とすることも考えられるが、上記反射防
止膜のコーティング等による構成の複雑化、製作工程の
煩雑化等の課題を有していた。
に、第２の平面12にフッ化マグネシウム等の屈折率の異
なる反射防止膜を塗布し、第２の平面12で反射する光を
透過させる構成とすることも考えられるが、上記反射防
止膜のコーティング等による構成の複雑化、製作工程の
煩雑化等の課題を有していた。
本発明は上記課題を解消するためになされたもので、
射出面での光透過効率を向上させ光利用効率を高めると
共に、射出面での反射による迷光の発生を抑制して迷光
による悪影響を防止し、簡略な構成で良好な信号再生を
行なう非点収差発生装置を得ることを目的とする。
射出面での光透過効率を向上させ光利用効率を高めると
共に、射出面での反射による迷光の発生を抑制して迷光
による悪影響を防止し、簡略な構成で良好な信号再生を
行なう非点収差発生装置を得ることを目的とする。
本発明に係る非点収差発生装置は、光を入射する第１
の平面と、該第１の平面に平行に形成され、光を射出す
る第２の平面と、上記第１の平面に垂直な面に対して上
記第２の平面から射出される光のコマ収差が略零となる
所定角傾斜させて形成し、第１の平面から入射される光
を第２の平面の方向へ反射する第３の平面とを備えるブ
ロック状の非点収差発生装置において、上記第１の平面
から入射される光を、第２の平面の射出光の射出角が偏
光角となる入射角で入射させると共に、略直線に偏光し
て該直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行とな
るように入射させるものである。
の平面と、該第１の平面に平行に形成され、光を射出す
る第２の平面と、上記第１の平面に垂直な面に対して上
記第２の平面から射出される光のコマ収差が略零となる
所定角傾斜させて形成し、第１の平面から入射される光
を第２の平面の方向へ反射する第３の平面とを備えるブ
ロック状の非点収差発生装置において、上記第１の平面
から入射される光を、第２の平面の射出光の射出角が偏
光角となる入射角で入射させると共に、略直線に偏光し
て該直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行とな
るように入射させるものである。
この発明によれば、第１面から入射させる光を、第２
の平面の射出角が偏光角（ブリュースター角）となる第
１の平面の入射角で入射すると共に、略直線に偏光して
該直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行となる
ように入射することとしたので、第２の平面における反
射を完全になくすことができることとなり、射出面での
光透過効率を向上させ、反射により生じる迷光の悪影響
を防止できることとなる。
の平面の射出角が偏光角（ブリュースター角）となる第
１の平面の入射角で入射すると共に、略直線に偏光して
該直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行となる
ように入射することとしたので、第２の平面における反
射を完全になくすことができることとなり、射出面での
光透過効率を向上させ、反射により生じる迷光の悪影響
を防止できることとなる。
以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明す
る。この第１図に本実施例装置の概略構成図を示し、同
図において本実施例に係る非点収差発生装置は、前記従
来装置（第６図）と同様に光を入射する第１の平面11、
該第１の平面11に平行に形成され光を射出する第２の平
面12及び上記第１の平面11に垂直な面に対して所定角傾
斜して形成され第１の平面11から入射された光を第２の
平面12の方向へ全反射する第３の平面13とを備える。
る。この第１図に本実施例装置の概略構成図を示し、同
図において本実施例に係る非点収差発生装置は、前記従
来装置（第６図）と同様に光を入射する第１の平面11、
該第１の平面11に平行に形成され光を射出する第２の平
面12及び上記第１の平面11に垂直な面に対して所定角傾
斜して形成され第１の平面11から入射された光を第２の
平面12の方向へ全反射する第３の平面13とを備える。
さらに上記従来装置の構成に加え本実施例装置は、上
記第１の平面11から入射する光を、上記第２の平面12の
反射光を反射角r2が偏光角となる入射角i1で入射させる
と共に、略直線に偏光して該直線偏光の電気ベクトルが
入射面（境界面の法線と光軸を含む面、以下同じ）に対
して平行となるように入射する構成である。
記第１の平面11から入射する光を、上記第２の平面12の
反射光を反射角r2が偏光角となる入射角i1で入射させる
と共に、略直線に偏光して該直線偏光の電気ベクトルが
入射面（境界面の法線と光軸を含む面、以下同じ）に対
して平行となるように入射する構成である。
上記第１の平面11に入射される光の入射角i1は次式
（２）の関係が必要となる。
（２）の関係が必要となる。
ここでｎは本実施例装置１を形成する媒質の屈折率、
α１は従来の技術において説明した式（１）により定ま
り、第１の平面11に垂直な面に対する第３の平面13のな
す所定角をいう。
α１は従来の技術において説明した式（１）により定ま
り、第１の平面11に垂直な面に対する第３の平面13のな
す所定角をいう。
次に、上記入射角i1を示す式（２）について証明す
る。
る。
まず、入射角i1と射出角r2との関係を求める。
点P1において、 sini1＝ｎ・sinr1 …（３） 点P2において、 θ＝r1＋α１、i2＝r1＋２α１ …（４） 点P3において、 ｎ・sini2＝sinr2 …（５） 式（３）、（４）、（５）より r2＝sin-1（ｎ・sinr1・cos2α１＋ｎ・cosr1・sin2
α１） …（６） ここで、α１《１よりcos2α１＝１、sin2α１＝２α
１と近似すると、 さらに、上記式（７）の関係において、射出角r2が偏
光角となるためには、点P3においてBrewsterの法則よ
り、 tanr2＝ｎ （r2＝tan-1n） …（８） の関係が要求される。即ち、この関係を満足した場合に
おいて、点P3に入射する光の電気ベクトルが入射面（第
１図中では紙面と一致）に平行であるときには、透過率
が100％となり、反射光が零となる。
α１） …（６） ここで、α１《１よりcos2α１＝１、sin2α１＝２α
１と近似すると、 さらに、上記式（７）の関係において、射出角r2が偏
光角となるためには、点P3においてBrewsterの法則よ
り、 tanr2＝ｎ （r2＝tan-1n） …（８） の関係が要求される。即ち、この関係を満足した場合に
おいて、点P3に入射する光の電気ベクトルが入射面（第
１図中では紙面と一致）に平行であるときには、透過率
が100％となり、反射光が零となる。
上記式（７）、（８）より、 式（９）を整理すると、 （１＋４α1 2）・sin2i1−2N・sini1＋N2−４α1 2n2
＝０ …（10） 式（10）をsini1について解を求めると、 式（11）の平方根の中を整理して、 α1 4は無視できるので α1 2,α1 4を無視すれば、 Ｎ≡sin（tan-1n）なので、結局、 となり、上記式（２）を求めることができる。
＝０ …（10） 式（10）をsini1について解を求めると、 式（11）の平方根の中を整理して、 α1 4は無視できるので α1 2,α1 4を無視すれば、 Ｎ≡sin（tan-1n）なので、結局、 となり、上記式（２）を求めることができる。
上記式（２）について具体的数値を適用してみると、
α１＝1.2゜＝0.0209〔rad〕、ｎ＝1.5である場合に
は、 入射角i1＝62.2゜（又は51.2゜）となる。
α１＝1.2゜＝0.0209〔rad〕、ｎ＝1.5である場合に
は、 入射角i1＝62.2゜（又は51.2゜）となる。
また、上記点P3において入射光における電気的ベクト
ルと入射面とが平行となることが必要されることから、
第１の平面11の点P1に入射する光も略直線に偏光してお
り、この直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行
であることが必要となる。
ルと入射面とが平行となることが必要されることから、
第１の平面11の点P1に入射する光も略直線に偏光してお
り、この直線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行
であることが必要となる。
次に、本実施例に係る非点収差発生装置１が光学式に
ピックアップ装置に用いられた場合の動作について第２
図ないし第４図を参照して説明する。
ピックアップ装置に用いられた場合の動作について第２
図ないし第４図を参照して説明する。
まず、光源２から第１の平面11の入射面に平行な直線
偏光を第１の平面11に入射角i1で照射し、該第１の平面
11で反射され、対物レンズ３に入射される。この対物レ
ンズ３は、上記直線偏光を収束してディスク４上に照射
する。このディスク４により反射された直線偏光は対物
レンズにより再度収束光線とされ、第１の平面11におけ
る入射面に平行に振動する電気ベクトルとして第１の平
面11に入射角i1で入射される。
偏光を第１の平面11に入射角i1で照射し、該第１の平面
11で反射され、対物レンズ３に入射される。この対物レ
ンズ３は、上記直線偏光を収束してディスク４上に照射
する。このディスク４により反射された直線偏光は対物
レンズにより再度収束光線とされ、第１の平面11におけ
る入射面に平行に振動する電気ベクトルとして第１の平
面11に入射角i1で入射される。
この第１の平面11の点P1で屈折した直線偏光は、第３
の平面13で全反射され第２の平面12の方向に射出する。
の平面13で全反射され第２の平面12の方向に射出する。
該第３の平面13で反射された直線偏光は、第２の平面
12の点P3で屈折され、この屈折角r3が偏光角となって射
出される。
12の点P3で屈折され、この屈折角r3が偏光角となって射
出される。
この第２の平面12から射出される直線偏光は、電気ベ
クトルが入射面（第１、第２図においては紙面に平行）
に平行で、屈折角r2が偏光角であることから、透過率10
0％で射出されることとなる。
クトルが入射面（第１、第２図においては紙面に平行）
に平行で、屈折角r2が偏光角であることから、透過率10
0％で射出されることとなる。
さらに、この第２の平面12から射出される直線偏光
は、第３の平面13が第１、第２の平面11、12に垂直な面
に対して所定角度α１だけ傾斜していることから、コマ
収差が零として射出される。この関係を第３図に示し、
コマ収差が零となる所定角度α１が設定されることとな
る。
は、第３の平面13が第１、第２の平面11、12に垂直な面
に対して所定角度α１だけ傾斜していることから、コマ
収差が零として射出される。この関係を第３図に示し、
コマ収差が零となる所定角度α１が設定されることとな
る。
上記射出された直線偏光は受光素子５に入射されるこ
ととなる。
ととなる。
また、本実施例装置９にて生じる非点収差の状態を第
４図（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。本実施例装置
９による非点収差に基づくスポット光の形状が合焦状態
のとき略円形になり（第４図（ｂ））、合焦位置から近
づき過ぎ、又は遠ざかり過ぎると縦長（第４図（ａ））
又は横長（第４図（ｃ））の略楕円形になる。従って受
光素子５を例えば４分割しておき（第４図）、その対角
線上の素子の出力の和の差を演算することにより、フォ
ーカスエラー信号（第５図）を生成することができる。
４図（ａ）〜（ｃ）に基づいて説明する。本実施例装置
９による非点収差に基づくスポット光の形状が合焦状態
のとき略円形になり（第４図（ｂ））、合焦位置から近
づき過ぎ、又は遠ざかり過ぎると縦長（第４図（ａ））
又は横長（第４図（ｃ））の略楕円形になる。従って受
光素子５を例えば４分割しておき（第４図）、その対角
線上の素子の出力の和の差を演算することにより、フォ
ーカスエラー信号（第５図）を生成することができる。
なお、上記実施例においては光学式ピックアップ装置
に用いた場合について説明したが、他の各種光信号入力
装置等に用いる構成とすることもできる。
に用いた場合について説明したが、他の各種光信号入力
装置等に用いる構成とすることもできる。
また、上記実施例においては第３の平面で全反射する
構成としたが、必ずしも全反射する必要はなく、第１、
第２の各平面との関係で定まる各種の反射状態とするこ
ともできる。
構成としたが、必ずしも全反射する必要はなく、第１、
第２の各平面との関係で定まる各種の反射状態とするこ
ともできる。
さらにまた、上記実施例においては第１の平面11をハ
ーフミラー面としたが、偏光膜を形成することによりビ
ームスプリッタの機能をもたせるようにすることもでき
る。
ーフミラー面としたが、偏光膜を形成することによりビ
ームスプリッタの機能をもたせるようにすることもでき
る。
また上記実施例はフォーカスエラー信号を生成するた
めに非点収差を発生させる場合の例であるが、この他例
えば半導体レーザが有する非点収差を補正する場合や、
レーザビームプリンタ等において光束を一方向に広げる
場合等においても本発明は応用が可能である。
めに非点収差を発生させる場合の例であるが、この他例
えば半導体レーザが有する非点収差を補正する場合や、
レーザビームプリンタ等において光束を一方向に広げる
場合等においても本発明は応用が可能である。
以上のようにこの発明によれば、第１の平面から入射
させる光を、第２の平面の射出角が偏光角となる第１の
平面の入射角で入射すると共に、略直線に偏光して該直
線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行となるよう
に入射することとしたので、第２の平面における反射を
完全になくすことができることとなり、射出面での光透
過効率を向上させ、反射により生じる迷光の悪影響を防
止できる効果を奏する。
させる光を、第２の平面の射出角が偏光角となる第１の
平面の入射角で入射すると共に、略直線に偏光して該直
線偏光の電気ベクトルが入射面に対して平行となるよう
に入射することとしたので、第２の平面における反射を
完全になくすことができることとなり、射出面での光透
過効率を向上させ、反射により生じる迷光の悪影響を防
止できる効果を奏する。
また、反射防止膜等のコーティングを施すことなく、
光透過効率の向上を図ることができることとなり、簡略
な構成で良好な信号再生が可能となる効果を奏する。
光透過効率の向上を図ることができることとなり、簡略
な構成で良好な信号再生が可能となる効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例に係る非点収差発生装置の
概略構成図、 第２図はこの発明の一実施例装置を光学式ピックアップ
に用いた場合の構成図、 第３図は非点収差、コマ収差の特性図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は受光スポットの説明
図、 第５図は受光素子におけるフォーカスエラー信号の特性
図、 第６図は従来の非点収差発生装置の概略構成図を示す。 １……非点収差発生装置 ２……光源 ３……対物レンズ ４……ディスク ５……受光素子 11……第１の平面 12……第２の平面 13……第３の平面
概略構成図、 第２図はこの発明の一実施例装置を光学式ピックアップ
に用いた場合の構成図、 第３図は非点収差、コマ収差の特性図、 第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は受光スポットの説明
図、 第５図は受光素子におけるフォーカスエラー信号の特性
図、 第６図は従来の非点収差発生装置の概略構成図を示す。 １……非点収差発生装置 ２……光源 ３……対物レンズ ４……ディスク ５……受光素子 11……第１の平面 12……第２の平面 13……第３の平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−64928（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−133212（ＪＰ，Ｕ) 特公 平１−38288（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/09 G02B 27/28 G11B 7/09 G11B 7/135
Claims (2)
- 【請求項１】光を入射する第１の平面と、該第１の平面
に平行に形成され、光を射出する第２の平面と、上記第
１の平面に垂直な面に対して上記第２の平面から射出さ
れる光のコマ収差が略零となる所定角傾斜させて形成
し、第１の平面から入射される光を第２の平面の方向へ
反射する第３の平面とを備えるブロック状の非点収差発
生装置において、 上記第１の平面から入射される光を、第２の平面の射出
光の射出角が偏光角となる入射角で入射させると共に、
略直線に偏光して該直線偏光の電気ベクトルが入射面に
対して平行となるように入射させることを特徴とする非
点収差発生装置。 - 【請求項２】上記第１の平面の入射角i1を、ブロック状
の非点収差発生装置の媒質ｎ及び第１の平面に垂直な面
に対して第３の平面が傾斜する所定角度α１とから特定
される の関係とすることを特徴とする請求項１記載の非点収差
発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1254986A JP2779229B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 非点収差発生装置 |
| US07/524,941 US5233466A (en) | 1989-09-29 | 1990-05-18 | Astigmatism generating device |
| EP90305479A EP0420383B1 (en) | 1989-09-29 | 1990-05-21 | Astigmatism generating device |
| DE69018353T DE69018353T2 (de) | 1989-09-29 | 1990-05-21 | Astigmatismus-Generator. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1254986A JP2779229B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 非点収差発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116113A JPH03116113A (ja) | 1991-05-17 |
| JP2779229B2 true JP2779229B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17272622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1254986A Expired - Fee Related JP2779229B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 非点収差発生装置 |
Country Status (4)
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