JPH087099B2

JPH087099B2 - 偏光検出装置

Info

Publication number: JPH087099B2
Application number: JP2158076A
Authority: JP
Inventors: 圭男吉田; 隆浩三宅; 泰男中田; 幸夫倉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1990-06-13
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPH0447236A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ピックアップ等に用いられる偏光検出装
置に係り、詳しくは、入射光を異なる偏光成分の光束に
分離する偏光回折素子を備えた偏光検出装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

格子間隔が使用する光の波長程度となるように形成さ
れた回折素子は偏光特性を有することが知られている
（K.Yokomori,“Dielectric surfacerelief gratings w
ith high diffraction efficiency",Applied Optics Vo
l.23,No.14,pp2303,1984参照）。

第５図に示すように、偏光回折素子21はガラス等の透
明な基板22の一方の表面に、格子間隔が入射光の波長程
度の所定の値となるように形成された偏光特性を有する
回折格子23（便宜上ハッチングで示す）を備えている。
回折格子23は２光束干渉法等により形成される。

すなわち、回折格子23は、例えば、フォトレジストか
らなり、例えば、その厚さが１μｍ、格子間隔が0.5μ
ｍに設定されている。又、回折格子23は、入射光24中の
Ｐ偏光成分をほぼ100％透過させる一方、Ｓ偏光成分を
ほぼ100％回折させるように作製されている。

このような偏光回折素子21に、例えば、波長が0.8μ
ｍの入射光24をブラッグ角で入射させると、入射光24の
うちＰ偏光成分が０次回折光24aとして回折格子23を透
過し、１次回折光24bとして回折されることはほとんど
ない。

一方、入射光24のうちＳ偏光成分は１次回折光24bと
して回折格子23により回折され、０次回折光24aとして
透過することはほとんどない。

又、偏光回折素子21を含む偏光検出装置において、上
記のように分離された０次回折光24a及び１次回折光24b
の偏光成分の検出は、それぞれ集光レンズ25・26を介し
て光検出器27・28に集光させて行う。

上記のように、回折格子23は、異なる偏光成分を分離
する特性を有するので、光磁気記録再生装置用の光ピッ
クアックにおける従来の偏光ビームスプリッタに代用し
て利用することができ、それにより、光ピックアップの
小型・軽量化を図ることができる。

ところが、上記した従来の偏光回折素子21では、回折
格子23による回折光の回折角は入射光24の波長に依存す
るので、例えば、光源にレーザダイオードを用いた場
合、レーザダイオードから出射される光の波長が周囲の
温度変化等により変動すると、それに伴って上記回折角
が変化する問題がある。

例えば、入射光24の波長が所定の値である時、１次回
折光24bは所定の回折角で回折され、集光レンズ26によ
り光検出器28に集光されるものとする。ここで、レーザ
ダイオードの周囲温度が低下して入射光24の波長が上記
所定値より小さくなると、回折角もそれに伴って小さく
なり、回折格子23により回折された１次回折光24bは、
図中に２点鎖線で示すように所定の光路から外れて進
む。このため、１次回折光24bが光検出器28の所定の位
置に集光されなくなり、Ｓ偏光成分の検出が行えなくな
るという不具合が生じる。

上記のように、偏光回折素子21は、回折格子23の格子
間隔が波長程度とされているので、入射光24の波長が僅
かに変化したのみで回折角が大きく変化し、１次回折光
24bの光路を移動させることになる。

そこで、光検出器28の受光部を大きくして、光路を外
れた１次回折光24bを受光させることが考えられるが、
その場合、偏光回折素子21を光検出器28とともに光ピッ
クアップに組み込む際に、光ピックアップも大型になる
ので、光ピックアップの小型・軽量化を図る上でマイナ
ス要因となる。又、光検出器28を大きくして光路の変動
にかかわらず１次回折光24bを光検出器28で受光させる
ようにしても、光検出器28上での１次回折光24bの集光
点が入射光24の波長の変動によって移動するので、Ｓ偏
光成分の検出精度が低下するという問題がある。

更に、１次回折光24bの回折角が100゜前後の大きな角
度となるので、１次回折光24bと０次回折光24aとが大き
く離れて進むことになり、光検出器27・28を互いに離間
した位置に設けねばならなくなるため、光ピックアップ
の小型・軽量化を図ることが困難となっていた。

ところで、回折格子23は、Ｐ偏光成分をほぼ100％透
過させ、Ｓ偏光成分をほぼ100％回折させるように作製
されるが、実際には、入射光24が１つの回折格子23のみ
に入射する場合、Ｐ偏光成分が０次回折光24aとして透
過する際の（０次）回折効率η_OP及びＳ偏光成分が１次
回折光24bとして回折される際の（１次）回折効率η_IS
はともに0.99程度である。このため、回折格子23を透過
した０次回折光24aには、0.01程度の回折効率η_OSでＳ
偏光成分が僅かに含まれる。又、回折格子23により回折
された１次回折光24bには、0.01程度の回折効率η_IPで
Ｐ偏光成分が僅かに含まれる。

このように、１つの回折格子23に入射光24を分離させ
た場合、所望の偏光成分におけるそれ以外の偏光成分の
割合、すなわち、偏光度は、０次回折光24aにおいては
Ｐ偏光成分の回折効率η_OPに対するＳ偏光成分の回折効
率η_OSの比で表され、１次回折光24bにおいてはＳ偏光
成分の回折効率η_ISに対するＰ偏光成分の回折効率η_IP
の比で表される。

これに従って、０次回折光24a及び１次回折光24bの偏
光度を求めると、ともに約0.01となり、Ｐ偏光成分とＳ
偏光成分の分離度が実用できる程度に満足すべき値であ
るとは言えない。

そこで、偏光回折素子を含む偏光検出装置を第６図乃
至第８図に示すように構成することが考えられる。

すなわち、第６図において、偏光回折素子１は、ガラ
ス等からなる透明、かつ、平板状の基板２を備え、基板
２の両面にそれぞれ回折格子３・４（便宜上ハッチング
で示す）が設けられている。回折格子３・４は、それぞ
れ格子間隔が入射光５の波長程度に設定されるととも
に、いずれも格子方向が図の紙面と直交する方向とされ
ている。回折格子３・４は、例えば、基板２にエッチン
グを施すことにより、レリーフ型回折格子として作製さ
れる。

第７図に示すように、回折格子３・４は等しい格子間
隔Ｄで形成された複数の正弦波状の凸部６・６…を有し
ている。回折格子３・４は入射光５のうち、その電界が
第６図の紙面と平行に振動するＰ偏光成分をほぼ100％
透過させる一方、入射光５のうち、その電界が第６図の
紙面と直交する方向に振動するＳ偏光成分をほぼ100％
回折させるように設けられている。このため、例えば、
第６図の入射光５の波長が0.8μｍ、基板２の屈折率が
1.5の場合、格子間隔Ｄは約0.5μｍ、格子の深さｔは約
１μｍに設定される。

上記の構成において、入射光５が偏光回折素子１に入
射角θ_i1で入射すると、Ｐ偏光成分は０次回折光5aとし
て回折格子３・４を透過し、偏光回折素子１から出射す
る。一方、入射光５のうちＳ偏光成分は、１次回折光5b
として回折格子３により回折角θ_１で回折され、更に、
回折格子４により回折角θ_２で回折されて偏光回折素子
１から出射する。

この時、上記回折角θ_１・θ_２は、回折格子３・４の
格子間隔Ｄと入射光５の波長により決まるので、回折格
子３・４が互いに等しい格子間隔Ｄで形成されている場
合、回折角θ_１・θ_２も等しくなり、０次回折光5a及び
１次回折光5bは偏光回折素子１から互いに平行に出射す
る。又、入射光５の波長をλとした時、回折格子３に対
する入射角θ_i1を θ_i1＝sin^-1（λ/2D）なる式を満たす、いわゆるブラッグ角に設定しておけ
ば、上記入射角θ_i1を、回折格子３により回折された１
次回折光5bが回折格子４に入射する入射角θ_i2と等しく
ことができ、回折格子３・４の特性を揃えやすくなる。

次に、上記のように分離された０次回折光5a及び１次
回折光5bの検出について説明する。

第８図に示すように、０次回折光5aの光路上には、偏
光回折素子１から所定の距離をおいて集光レンズ７が設
けられるとともに、集光レンズ７による所定の集光位置
に光検出器８が設けられている。一方、１次回折光5bの
光路上には、偏光回折素子１から所定の距離をおいて集
光レンズ９が設けられるとともに、所定の集光位置に光
検出器10が設けられている。光検出器８・10は、それぞ
れパッケージ11・12内に配されている。

上記の構成において、入射光５の波長が所定の値より
小さくなると、回折角θ_１・θ_２がともに小さくなり、
θ_１′・θ_２′となる。このため、回折格子３により回
折された１次回折光5bは、図中２点鎖線で示すように所
定の光路から外れて進み、回折格子４に入射する位置も
ずれることになる。

しかしながら、基板２は充分に薄く形成されているの
で、上記光路の外れは僅かなものとなり、１次回折光5b
が偏光回折素子１から出射する位置も僅かにずれるのみ
である。又、前記のように、回折格子３・４の格子間隔
Ｄは互いに等しいので、回折角θ_１′・θ_２′も互いに
等しくなり、１次回折光5bは０次回折光5aと平行に偏光
回折素子１から出射される。それゆえ、入射光５の波長
が小さくなっても、偏光回折素子１における１次回折光
5bの出射位置に大きなずれが生じることはなく、１次回
折光5bを集光レンズ９により光検出器10上の所定の位置
に集光させることができる。

次に、回折格子３・４による偏光度について説明す
る。

第６図に示すように、入射光５のうち、回折格子３を
透過した０次回折光5aには実際には、回折効率η_OPで透
過したＰ偏光成分以外に、回折効率η_OSで透過したＳ偏
光成分が僅かに含まれている。この時の偏光度は、回折
効率η_OPとη_OSをそれぞれ0.99及び0.01とすると、０次
回折光5aにおける偏光度は約0.01となる。

そして、回折格子３と同一のＰ偏光成分及びＳ偏光成
分の回折効率η_OP・η_OSを有する回折格子４に上記０次
回折光5aが入射すると、回折効率η_OP・η_OSがそれぞれ
二乗され、Ｐ偏光成分が回折効率η_OP ²で透過し、Ｓ偏
光成分が回折効率η_OS ²で透過する。そこで、上記と同
様に回折格子３・４を透過した０次回折光5aの偏光度を
求めると、約0.0001となり、回折格子３のみを透過した
場合に比べ、約1/100の値となる。

一方、入射光５は、Ｐ偏光成分の回折効率η_IP及びＳ
偏光成分の回折効率η_ISで回折格子３により１次回折光
5bとして回折される。そして、この１次回折光5bは回折
格子４に入射し、Ｐ偏光成分が回折効率η_IS ²で回折さ
れ、Ｓ偏光成分が回折効率η_IS ²で回折される。従っ
て、回折効率η_IP及びη_ISをそれぞれ0.01及び0.99とす
ると、１次回折光5bの偏光度は回折格子３透過時に約0.
01となり、回折格子４透過時に約0.0001となる。これ
は、０次回折光5aに含まれるＳ偏光成分がほとんどない
と考えて良いほど小さくなり、１次回折光5bに含まれる
Ｐ偏光成分も同様にほとんどないと考えて良いほど小さ
くなることを意味している。

従って、上記のように、入射光５に回折格子３・４を
通過させることにより、入射光５におけるＰ偏光成分と
Ｓ偏光成分との分離度を実用上充分満足できる程度に高
くすることができる。

次に、第６図〜第８図の偏光検出装置を変形したもの
を第９図に示す。なお、第６図〜第８図の偏光検出装置
と同様の機能を有する部材には、同一の番号を付し、説
明を省略する。

第９図に示すように、０次回折光5a及び１次回折光5b
をともに集光する集光レンズ13が、それぞれの回折光の
光路上に設けられるとともに、集光レンズ13による所定
の集光位置において０次回折光5a及び１次回折光5bをそ
れぞれ受光する光検出器８・10が同一のパッケージ14内
に配されている。

このような構成では、０次回折光5a及び１次回折光5b
を１つの集光レンズ13により、両偏光成分のほぼ中間位
置に集光させるとともに、光検出器８・10を同一のパッ
ケージ14内の基板部に並べて配置したり、光検出器８・
10をSi等の単一の半導体基板上に形成する等により、光
検出器８・10に近接して配置することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、第６図〜第８図の偏光検出装置では、０次
回折光5aと１次回折光5bにそれぞれ集光レンズ７・９が
２個必要である。一方、第９図の偏光検出装置では、互
いに平行に入射する０次回折光5aと１次回折光5bを１つ
の集光レンズ13によって近接した集光点に集光させねば
ならないので、集光レンズ13に入射する時に０次回折光
5aと１次回折光5bとが互いに重ならないように空間的に
分離されていなければならない。よって集光レンズ13の
有効径は入射光５の直径の少なくとも２倍以上必要であ
る。

以上のように、第６図〜第８図又は第９図の偏光検出
装置では、集光光学系の小型軽量化が充分に考慮されて
いないものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る偏光検出装置は、上記の課題を解決する
ために、入射光の波長λ程度の幅を有する格子間隔D₁で
形成された第１の回折格子と、同じく入射光の波長λ程
度の格子間隔D₂で形成された第２の回折格子とが、それ
ぞれ平板状の基板における異なる面に互いに格子方向が
一致するように形成された偏光回折素子を備え、上記波
長λと格子間隔D₁・D₂との間に０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１ −（λ/2D₁）^２）^−（1/2）｜≦0.35又は０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１−（ λ/D₁−λ/2D₂）^２）^−（1/2）｜≦0.35 （但し、｜｜は絶対値、以下、同様） … の関係が満たされるとともに、上記第１及び第２の回折
格子をともに透過した光束と、第１及び第２の回折格子
でともに回折された光束とが入射される集光レンズと、
この集光レンズで集光される上記１対の光束をそれぞれ
受光する１対の光検出器とを備えていることを特徴とす
るものである。

なお、上記入射光は上記第１の回折格子に対し sin^-1（λ/2D₁）≦θｉ≦ sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）又は sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）≦θｉ≦ sin^-1（λ/2D₁） …… を満たす入射角θｉで入射するように設定されているこ
とが好ましい。

〔作用〕

上記のような偏光検出装置において、第１及び第２の
回折格子の格子間隔D₁・D₂を上記の式を満たすような
値に設定すると、偏光回折素子に所定の波長の入射光が
入射した場合、第１及び第２の回折格子をともに透過し
た光束と、第１及び第２の回折格子でともに回折された
光束とは、互いに離れる方向に20゜以内の角度差を有す
るように偏光回折素子から出射される。この場合、集光
レンズへの入射時に上記の２つの光束が互いに重なりあ
っていても焦点面において異なる位置に集光させること
ができるので、比較的有効径の小さい単一の集光レンズ
で上記の２つの光束を容易に分離してそれぞれの光束を
受光する光検出器上に収束させることができるようにな
る。

一方、第１の回折格子と第２の回折格子の格子間隔の
差はごく僅かであるので、入射光の波長変動によって生
じる光検出器上での集光スポットの位置ずれを抑制する
効果はほとんど損なわれることがない。

又、入射角θｉを上記の式を満たすように設定する
と、入射角θｉのブラッグ角からのずれも僅かになるの
で、光学特性の劣化もほとんど生じない。

なお、上記のような偏光検出装置を光ピックアップに
組み込むことによって、光ピックアップのより一層の小
型・軽量化を実現できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

本実施例の偏光検出装置は、例えば、、愛３図に示す
ような光ピックアップに組み込まれて使用されるもので
ある。まず、この光ピックアップにつき述べる。

第３図において、半導体レーザ41から出射されたほぼ
楕円状の強度分布を有するレーザ光は、コリメートレン
ズ42を介して複合プリズム43に入射し、複合プリズム43
でほぼ円形の強度分布に変換された後、ミラー44で反射
され、対物レンズ45により記録媒体46上に集光されるよ
うになっている。

記録媒体46で反射された反射光は、再度、対物レンズ
45及びミラー44を介して複合プリズム43に到り、面43a
で直角に反射されて面43bに入射する。面43bで、記録媒
体46からの反射光の一部が直角に反射され、集光レンズ
47及びシリンドリカルレンズ48を介して光検出器50上に
集光され、ここで、トラッキング及びフォーカス制御信
号が得られる。

一方、面43bを透過した光は、面43cで直角に反射さ
れ、（1/2）波長板49を介して本偏光検出装置に入射す
る。

この偏光検出装置は、第１図にも示すように、偏光回
折素子31と、集光レンズ32と、１つのパッケージ33内に
配置された１対の光検出器34・35とを備えている。

第２図（ａ）に示すように、偏光回折素子31は、ガラ
ス等からなる透明で、かつ、平板状の基板36を備え、基
板36の両面にそれぞれ第１及び第２の回折格子37・38
（便宜上ハッチングで示す）が形成されている。第１の
回折格子37の格子間隔D₁及び第２の回折格子38の格子間
隔D₂はともに入射光40の波長λ程度に設定されるととも
に、いずれ格子方向が図の紙面と直交する方向と一致し
ている。第１及び第２の回折格子37・38は、例えば、基
板36にエッチングを施すことにより、レリーフ型回折格
子として作製される。なお、第１及び第２の回折格子37
・38の断面形状は、例えば、第７図のものと同様に正弦
波状とされる。

第１及び第２の回折格子37・38は入射光40のうち、そ
の電界が第１図の紙面と平行に振動するＰ偏光成分をほ
ぼ100％透過させる一方、入射光40のうち、その電界が
第１図の紙面の直交する方向に振動するＳ偏光成分をほ
ぼ100％回折させるように形成されている。

又、第１及び第２の回折格子37・38の格子間隔D₁・D₂
と入射光40の波長λとは、０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１ −（λ/2D₁）^２）^−（1/2）｜≦0.35又は０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１−（ λ/D₁−λ/2D₂）^２）^−（1/2）｜≦0.35 の関係を満たすようになっている。

このため、例えば、第１図の入射光40の波長λを0.8
μｍとし、基板36の屈折率を1.5とした場合、第１の回
折格子37の格子間隔D₁は0.470μｍ程度、第２の回折格
子38の格子間隔D₂は0.480μｍ程度とするのが好まし
い。又、格子深さｔは、例えば、1.2μｍ程度とする。

上記の構成において、入射光40の偏光回折素子31の第
１の回折格子37に入射角θ_１で入射すると、Ｐ偏光成分
は０次回折光40aとして第１及び第２の回折格子37・38
を透過し、偏光回折素子31から出射する。

一方、入射光40のうち、Ｓ偏光成分は１次回折光40b
として第１の回折格子37により基板36の法線方向に対し
角度θ_２をなす方向へ回折され、更に第２の回折格子38
により上記法線方向に対し角度θ_３をなす方向に回折さ
れて偏光回折素子31から出射する。

この次、角度θ_２・θ_３は次式を満たす。

sinθ_１＋sinθ_２＝λ/D₁ …（１） sinθ_２＋sinθ_３＝λ/D₂ …（２）入射角θ_１は第１及び第２の回折格子37・38の双方に
おいてブラッグ条件が満たされるように設定するのが最
も好ましいが、D₁≠D₂の時にはそのような条件を満たす
θ_１は存在しない。従って、第１及び第２の回折格子37
・38において入射角とブラッグ角とのずれがほぼ等しく
なるように設定するのが好ましい。

すなわち、 sin^-1（λ/2D₁）≦θｉ≦ sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）又は sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）≦θｉ≦ sin^-1（λ/2D₁） …（３）を満たすようにすると良い。

ここで、第２図（ｂ）及び具体的数値を用いて上記の
角度関係について説明する。

D₁＝0.470μｍ、D₂＝0.480μｍ、λ＝0.8μｍとする
と、第１及び第２の回折格子37・38のブラッグ角θ_B1・
θ_B2は θ_B1＝sin^-1（λ/2D₁）＝sin^-1（0.8/（２×0.47））＝
58.33゜ θ_B2＝sin^-1（λ/2D₂）＝sin^-1（0.8/（２×0.48））＝
56.44゜一方、（３）式より、58.33゜≦θ_１≦60.32゜となる
ので、ほぼ中央の値を取り、θ_１＝59.33゜として
（１）（２）式に代入すると、θ_１＝57.35゜、θ_３＝5
5.55゜となり、０次回折光40aと１次回折光40bの光軸同
士の間の角度αは、α＝θ_１−θ_３＝3.8゜となる。

このように０次回折光40aと１次回折光40bとが互いに
離れる方向に角度差を有していると、仮に０次回折光40
aと１次回折光40bとが重なりあって集光レンズ32に入射
しても、焦点面では異なる集光スポットを形成するの
で、０次回折光40aと１次回折光40bとを容易に分離でき
る。例えば、α＝3.8゜で集光レンズ32の焦点距離ｆが1
0mmであれば、０次回折光40aと１次回折光40bの集光ス
ポットは互いに500μｍ離れて形成される。

又、集光レンズ32に入射する際、０次回折光40aと１
次回折光40bとが重なりあっていても良いので、集光レ
ンズ32の有効径Ｂは入射光40の有効径Ａより若干大きい
程度で充分である。

更に、集光レンズ32への入射時に０次回折光40aと１
次回折光40bとが重なりあっていても良いので、基板36
の厚みを従来より更に薄くすることができる。

一方、第１及び第２の回折格子37・38の格子間隔D₁・
D₂の差は僅かであるので、第１及び第２の回折格子37・
38を設けることにより、入射光40の波長変動による集光
スポットの移動を抑制する効果が第６図〜第８図又は第
９図の装置と比べて損なわれることはほとんどなく、偏
光度を改善する効果も維持される。

ここで、格子間隔D₁・D₂が満すべき条件について述べ
る。D₁とD₂の差が大きくなるにつれてαは大きくなる
が、αが大きくなるに伴って入射角がブラッグ条件から
外れていき、偏光特性が劣化する。従って、D₁とD₂の差
は一定の範囲内としておく必要がある。

第２図（ｂ）中Δθ_１、Δθ_２はそれぞれ第１及び第
２の回折格子37・38のブラッグ角θ_B1・θ_B2と入射角θ
_１・θ_２との差を示す。入射角θ_１・θ_２がブラッグ角
θ_B1・θ_B2の近傍であるとすると、 θ_１＋θ_２≒２θ_B1 ∴θ_２≒２θ_B1−θ_１＝２（θ_１−Δθ_１）−θ_１＝θ_１−２Δθ_１ …（４）又、θ_２＋θ_３≒２θ_B2 ∴θ_３≒２θ_B2−θ_２＝θ_２−２Δθ_２ …（５）（５）式に（４）式を代入すると、 θ_３≒θ_１−２（Δθ_１−Δθ_２）従って、α＝θ_１−θ≒２（Δθ_１＋Δθ_２）…（６）となる。

一方、D₁＝0.47μｍ、格子深さｔ＝1.17μｍの回折格
子の回折効率の入射角依存性は、第４図に示す通りであ
る。なお、従来の技術の欄と同様、η_OPはＰ偏光成分の
０次回折効率、η_IPはＰ偏光成分の１次回折効率、η_OS
はＳ偏光成分の０次回折効率、η_ISはＳ偏光成分の１次
回折効率である。同図から明らかなように、入射角が
（ブラッグ角±５゜）の範囲内に存在すれば（但し、ブ
ラッグ角は58.33゜）、η_OP、η_IS≧0.90、一方、
η_OS、η_IP≦0.05であり、第１及び第２の回折格子37・
38を通過した０次回折光及び１次回折光の各偏光度（η
_OS/η_OP）_２、（η_IP/η_IS）^２≦0.003となるので、実
用に供することができる。

従って、Δθ_１、Δθ_２≦５゜とする必要があり、こ
れを（６）式に代入すると、 α≦20゜＝0.35rad …（６′）となる。

一方、（１）（２）式より、 sinθ_１−sinθ_３＝λ（1/D₁−1/D₂） ∴sinθ_１−sin（θ_１−α）＝λ（1/D₁−1/D₂）従って、sinθ_１−sinθ₁cosα＋sinαcosθ_１＝λ（1/D₁−1/D₂） …（７） αは充分に小さいので、cosα≒１、sinα≒αと近似で
きる。これを（７）式に代入して整理すると、 α≒λ（1/D₁−1/D₂）/cosθ_１ …（８） sin²θ_１＋cos²θ_１＝１と（３）式から、 cosθ≦（１−（λ/2D₁）^２）^（1/2）又は cosθ≦（１−（λ/D₁−λ/2D₂）^２）^（1/2） …（９）（８）（９）式から、 λ（1/D₁−1/D₂）（１− （λ/2D₁）^２）^−（1/2）≦α又は λ（1/D₁−1/D₂）（１−（λ/D₁− λ/2D₂）^２）^−（1/2）≦α …（10）（６′）式より、α≦0.35radであるから、０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１ −（λ/2D₁）^２）^−（1/2）｜≦0.35又は０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１−（ λ/D₁−λ/2D₂）^２）^−（1/2）｜≦0.35 を満たすようにD₁・D₂を設定すれば良い。

なお、上記の実施例では、基板36の両面に第１及び第
２の回折格子37・38をエッチングにより形成するものと
して説明したが、これ以外に、例えば、フォトレジスト
等で形成しても良い。

又、第１及び第２の回折格子37・38の断面形状も第７
図に示すような正弦波状に限定されるものでなく、例え
ば、矩形状、３角形状、台形状等であっても良い。

〔発明の効果〕

本発明に係る偏光検出装置は、以上のように、入射光
の波長λ程度の幅を有する格子間隔D₁で形成された第１
の回折格子と、同じく入射光の波長λ程度の格子間隔D₂
で形成された第２の回折格子とが、それぞれ平板状の基
板における異なる面に互いに格子方向が一致するように
形成された偏光回折素子を備え、上記波長λと格子間隔
D₁・D₂との間に０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１ −（λ/2D₁）^２）^−（1/2）｜≦0.35又は０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１−（ λ/D₁−λ/2D₂）^２）^−（1/2）｜≦0.35 の関係が満たされるとともに、上記第１及び第２の回折
格子をともに透過した光束と、第１及び第２の回折格子
でともに回折された光束とが入射される集光レンズと、
この集光レンズで集光される上記１対の光束をそれぞれ
受光する１対の光検出器とを備えている構成である。

これにより、偏光回折素子に所定の波長の入射光が入
射した場合、第１及び第２の回折格子をともに透過した
光束と、第１及び第２の回折格子でともに回折された光
束とは、互いに離れる方向に20゜（0.35rad）以内の角
度差を持って偏光回折素子から出射される。この場合、
集光レンズへの入射時に上記の２つの光束が互いに重な
りあっていても焦点面において異なる位置に集光させる
ことができるので、比較的有効径の小さい単一の集光レ
ンズで上記の２つの光束を容易に分離してそれぞれに光
束を受光する光検出器上に収束させることができるよう
になる。

又、上記入射光は上記第１の回折格子に対し sin^-1（λ/2D₁）≦θｉ≦ sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）又は sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）≦θｉ≦ sin^-1（λ/2D₁）を満たす入射角θｉで入射するように設定すれば、入射
角θｉのブラッグ角からのずれも僅かになるので、光学
特性の劣化もほとんど生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すものであ
る。第１図は偏光検出装置の概略構成図である。第２図（ａ）は偏光回折素子の概略説明図である。第２図（ｂ）は格子間隔が満たすべき条件を説明するた
めの説明図である。第３図は光ピックアップの概略構成図である。第４図は入射角と回折効率との関係を示すグラフであ
る。第５図は従来の偏光検出装置の概略構成図である。第６図乃至第８図は従来装置の改良例を示すものであ
る。第６図は偏光回折素子の概略説明図である。第７図は回折格子の断面説明図である。第８図は偏光検出装置の概略構成図である。第９図は従来装置の他の改良例としての偏光検出装置を
示す概略構成図である。 31は偏光回折素子、32は集光レンズ、34・35は光検出
器、36は基板、37は第１の回折格子、38は第２の回折格
子、40は入射光である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉田幸夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平２−183125 （ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光の波長λ程度の幅を有する格子間隔
D₁で形成された第１の回折格子と、同じく入射光の波長
λ程度の格子間隔D₂で形成された第２の回折格子とが、
それぞれ平板状の基板における異なる面に互いに格子方
向が一致するように形成された偏光回折素子を備え、上
記波長λと格子間隔D₁・D₂との間に０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１ −（λ/2D₁）^２）^−（1/2）｜≦0.35又は０＜｜λ（1/D₁−1/D₂）（１−（ λ/D₁−λ/2D₂）^２）^−（1/2）｜≦0.35 の関係が満たされるとともに、上記第１及び第２の回折
格子をともに透過した光束と、第１及び第２の回折格子
でともに回折された光束とが入射される集光レンズと、
この集光レンズで集光される上記１対の光束をそれぞれ
受光する１対の光検出器とを備えていることを特徴とす
る偏光検出装置。
【請求項２】上記入射光が上記第１の回折格子に対し sin^-1（λ/2D₁）≦θｉ≦ sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）又は sin^-1（λ/D₁−λ/2D₂）≦θｉ≦ sin^-1（λ/2D₁）を満たす入射角θｉで入射するように設定されているこ
とを特徴とする請求項第１項に記載の偏光検出装置。