JPH10302291A - Polarization separation element and optical head using the element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a count of processes and a unit price, by mounting an anisotropic film showing different indices of refraction as a periodic lattice to different vibration faces of an incident light on a transparent substrate, coating an isotropic overcoat layer thereon, and separating a polarization light orthogonal to the incident light to a O-order light and a diffraction light. SOLUTION: A polarization separation element 1 has an anisotropic film 3 of a structure of a periodic lattive formed on a transparent substrate 2 of glass, plastic, etc. An isotropic overcoat layer 4 is coated over the anisotropic film 3. The anisotropic film 3 shows anisotropy of different indices of refraction to a light vibrating in a direction of a paper face and a light vibrating perpendicularly to the paper face. Supposing that a light entering the polarization separation element 1 has vibration components in two directions, i.e., the direction of the paper face and the direction perpendicular to the paper face, the light of the vibration component in the direction of the paper face runs straight as a O-order light. The light of the vibration component in the perpendicular direction to the paper face is diffracted as a ± first-order light. The polarization separation element thus acts to change an advancement direction because of the polarization.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用の光
ヘッドに応用される偏光分離素子、及びその偏光分離素
子を用いた光ヘッドに関する。The present invention relates to a polarization splitting element applied to an optical head for an optical disk and an optical head using the polarization splitting element.

【０００２】[0002]

【従来の技術】偏光分離素子に関する従来技術としては
例えば以下のようなものがある。 １．「複屈折回折格子型偏光子」１９８８年第３５回春
季応用物理学会講演予稿集２９ａ−ＺＨ−１０。この複
屈折回折格子型偏光子では、図２２に示すように、複屈
折光学結晶であるＬｉＮｂＯ₃ を基板として用い、これ
に周期的パターンでプロトン交換を施し、さらにプロト
ン交換領域上に誘電体膜を装荷した構造を持つ。プロト
ン交換領域では異常光線に対しては屈折率が増加し、常
光線に対しては減少する。そして、プロトン交換領域で
の常光線の位相差を誘電体膜で相殺することにより常光
線は直進させ、異常光線だけを回折させる偏光子を実現
する。 ２．「ＬｉＮｂＯ₃ を用いた偏光分離素子」１９９３年
第４０回春季応用物理学会講演予稿集３０ａ−Ｂ−１。
この偏光分離素子では、図２３に示すように、やはりＬ
ｉＮｂＯ₃ を基板として用い、周期的格子状のプロトン
交換領域を形成し、このプロトン交換領域のみを次に選
択エッチングして周期的溝を作る。この溝でプロトン交
換による異常光の屈折率増加を相殺し、常光の屈折率の
減少を強調する。これにより異常光は直進し、常光が回
折される偏光分離素子が実現できる。2. Description of the Related Art For example, the following is a conventional technique relating to a polarization splitting element. 1. "Birefringent Diffraction Grating Polarizer" Proceedings of the 35th Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics, 1988, 29a-ZH-10. In this birefringent diffraction grating polarizer, as shown in FIG. 22, a birefringent optical crystal, LiNbO ₃ , is used as a substrate, proton exchange is performed on this substrate in a periodic pattern, and a dielectric film is formed on the proton exchange region. With a structure loaded with In the proton exchange region, the refractive index increases for extraordinary rays and decreases for ordinary rays. Then, by canceling out the phase difference of the ordinary ray in the proton exchange region by the dielectric film, the ordinary ray is made to travel straight and a polarizer that diffracts only the extraordinary ray is realized. 2. 40th "LiNbO ₃ polarization separating element using the" 1993 Spring Applied Physics Society Preprint 30a-B-1.
In this polarization separation element, as shown in FIG.
Using iNbO ₃ as a substrate, a periodic lattice-like proton exchange region is formed, and only this proton exchange region is then selectively etched to form a periodic groove. The grooves offset the increase in the refractive index of extraordinary light due to proton exchange, and emphasize the decrease in the refractive index of ordinary light. As a result, a polarized light separating element in which extraordinary light travels straight and ordinary light is diffracted can be realized.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術によれ
ば、常光と異常光を分離する偏光分離素子が実現される
が、次のような欠点がある。 作製に時間がかかる。すなわち、結晶に対して周期的
イオン交換処理を行う必要があるので、イオン交換だけ
でも数時間（例として前記従来技術１では５時間程度）
必要である。また、イオン交換だけでなく誘電体膜形
成、そして、それのフォトリソグラフィーによるエッチ
ングなど、工程が多く複雑である。 コストが高い。すなわち、で述べたように作製に時
間や手間がかかる上、基板にＬｉＮｂＯ₃ などの光学結
晶が必要であり、素子のコストが高くなる。According to the above prior art, a polarization splitting element for separating ordinary light and extraordinary light is realized, but has the following disadvantages. It takes time to make. That is, since it is necessary to perform a periodic ion exchange treatment on the crystal, only ion exchange is performed for several hours (for example, about 5 hours in the above-described related art 1).
is necessary. Further, not only ion exchange but also formation of a dielectric film and etching of the same by photolithography are complicated in many steps. High cost. That is, as described above, the production takes time and labor, and the substrate requires an optical crystal such as LiNbO ₃ , which increases the cost of the device.

【０００４】本発明は上記事情に鑑みなされたものであ
って、ａ．作製に時間がかからず少ない工程で作製でき
る偏光分離素子を提供すること、ｂ．低コストの偏光分
離素子を提供すること、ｃ．上記ａ，ｂの特徴を持つ偏
光分離素子を使用した構成がシンプルな光ディスク用の
光ヘッドを提供すること、を目的とする。そしてより詳
しく述べると各請求項の目的は以下の通りである。[0004] The present invention has been made in view of the above circumstances, and a. Providing a polarization beam splitting element that can be manufactured in a small number of steps without time-consuming manufacturing; b. Providing a low-cost polarization separation element; c. It is an object of the present invention to provide an optical head for an optical disk having a simple configuration using the polarization splitting element having the characteristics a and b. More specifically, the objects of each claim are as follows.

【０００５】請求項１の目的は、上記ａ，ｂの目的の達
成及び構成の簡易な偏光分離素子を提供することであ
る。請求項２の目的は、請求項１の目的に加え、偏光分
離動作として格子ベクトル方向に振動する偏光成分を直
進透過光、これと垂直方向に振動する偏光成分を回折光
として分離させる際に、最大偏光分離度を出す条件を提
示することである。請求項３の目的は、請求項１の目的
に加え、偏光分離動作として格子ベクトル方向に振動す
る偏光成分を回折光、これと垂直方向に振動する偏光成
分を直進透過光として分離させる際に、最大偏光分離度
を出す条件を提示することである。請求項４の目的は、
請求項１の目的に加え、等方性オーバーコート層が凹凸
であっても偏光分離素子として使えるようにすることで
ある。請求項５の目的は、請求項４の目的に加え、偏光
分離動作として格子ベクトル方向に振動する偏光成分を
直進透過光、これと垂直方向に振動する偏光成分を回折
光として分離させる際に、最大偏光分離度を出す条件を
提示することである。請求項６の目的は、請求項４の目
的に加え、偏光分離動作として格子ベクトル方向に振動
する偏光成分を回折光、これと垂直方向に振動する偏光
成分を直進透過光として分離させる際に、最大偏光分離
度を出す条件を提示することである。請求項７の目的
は、請求項１〜６の何れかの目的に加え、異方性膜とし
て簡便に作成でき、大面積に低コストで作製させること
である。請求項８の目的は、請求項１〜６の何れかの目
的に加え、異方性膜として簡便に作成でき、大面積に低
コストで作製させることである。請求項９の目的は、請
求項１〜８の何れかの目的に加え、偏光分離素子を早く
簡易に作製することである。請求項１０の目的は、請求
項１〜９の何れかの目的に加え、等方性オーバーコート
層を平坦に安定化して作成できるようにすることであ
る。It is an object of the present invention to provide a polarized light separating element which achieves the above objects a and b and has a simple structure. A second object of the present invention, in addition to the first object, is to separate a polarized light component oscillating in the lattice vector direction into straight transmitted light and a polarized light component oscillating in the vertical direction as diffracted light as a polarization separating operation. The condition for obtaining the maximum polarization separation degree is to be provided. According to a third aspect of the present invention, in addition to the first aspect, when a polarization component oscillating in a lattice vector direction is separated as diffracted light and a polarization component oscillating in a direction perpendicular thereto as a straight transmitted light as a polarization separation operation, The condition for obtaining the maximum polarization separation degree is to be provided. The object of claim 4 is to
In addition to the object of the first aspect, it is another object of the present invention to enable the isotropic overcoat layer to be used as a polarization separation element even if it has irregularities. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the object of the fourth aspect, when a polarized light component oscillating in the direction of the lattice vector is separated as straight transmitted light and a polarized light component oscillating in a direction perpendicular thereto is diffracted as a polarized light separating operation, The condition for obtaining the maximum polarization separation degree is to be provided. According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the object of the fourth aspect, when a polarized light component oscillating in a lattice vector direction is separated as diffracted light and a polarized light component oscillating in a direction perpendicular thereto as a straight transmitted light as a polarization separating operation, The condition for obtaining the maximum polarization separation degree is to be provided. A seventh object of the present invention is to provide, in addition to the object of any one of the first to sixth aspects, a method of easily producing an anisotropic film, a large area, and a low cost. Another object of the present invention is to provide, in addition to the objects of any one of the first to sixth aspects, a film which can be easily formed as an anisotropic film and can be formed in a large area at low cost. A ninth object of the present invention is to produce a polarization beam splitting element quickly and easily, in addition to the object of any one of the first to eighth embodiments. A further object of the present invention is to provide, in addition to the object of any one of the first to ninth aspects, a method in which an isotropic overcoat layer can be formed to be flat and stable.

【０００６】請求項１１の目的は、前記ｃの目的の達成
であり、偏光分離素子を用いた光ヘッドの構成を提供す
ることである。請求項１２の目的は、光ヘッド用の１／
４波長板と偏光分離素子を一体化した構成を提供するこ
とである。請求項１３の目的は光ヘッド用の１／４波長
板と偏光分離素子を一体化した別の構成を提供すること
である。請求項１４の目的は、光ヘッドの光源、光検出
器、偏光分離素子を一体化して簡易化した構成を提供す
ることである。請求項１５の目的は、前記ｃの目的の達
成であり、異なる波長を持つ複数の光源と、偏光分離素
子を用い、光学系を共用できる光ヘッドの構成を提供す
ることである。請求項１６の目的は、請求項１５の目的
に加え、複数の光源と光検出器、偏光分離素子を一体化
して簡易化した構成を提供することである。請求項１７
の目的は、請求項１５または１６の目的に加え、基板厚
さの異なる光ディスクに対して良好な集光性能を得るこ
とである。An object of claim 11 is to achieve the above-mentioned object c, and to provide a configuration of an optical head using a polarization splitting element. The object of claim 12 is to provide a 1 /
An object of the present invention is to provide a configuration in which a four-wavelength plate and a polarization separation element are integrated. An object of claim 13 is to provide another configuration in which a quarter-wave plate for an optical head and a polarization separation element are integrated. An object of claim 14 is to provide a simplified configuration by integrating a light source, a photodetector, and a polarization separation element of an optical head. An object of claim 15 is to achieve the above-mentioned object c, and to provide a configuration of an optical head that uses a plurality of light sources having different wavelengths and a polarization splitting element and can share an optical system. A further object of the present invention is to provide a simplified configuration in which a plurality of light sources, a photodetector, and a polarization separation element are integrated with each other. Claim 17
The object of the present invention is to obtain good light-collecting performance for optical disks having different substrate thicknesses, in addition to the object of claim 15 or 16.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の偏光分離素子は、直交する２つの偏
光成分を分離するため、透明基板上に入射光の異なる振
動面に対し屈折率が異なる異方性膜が周期的格子として
装荷され、さらにその上に等方性のオーバーコート層が
被覆されており、入射光の直交する偏光を０次光と回折
光に分離することを特徴とする。In order to achieve the above object, a polarized light separating element according to the first aspect of the present invention separates two orthogonally polarized light components, so that the polarized light is refracted on a transparent substrate with respect to different vibrating surfaces of incident light. An anisotropic film having a different rate is loaded as a periodic grating, and an isotropic overcoat layer is further coated thereon to separate orthogonal polarization of incident light into zero-order light and diffracted light. Features.

【０００８】請求項２記載の偏光分離素子は、請求項１
の構成に加え、異方性膜の周期的格子の格子ベクトル方
向の偏波に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波
に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバーコート層の
屈折率をｎ₁、異方性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、
光の波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±
１，±２，・・・）とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝ｍλ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ を略満足することを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element.
In addition to the configuration, the refractive index n _p for polarization grating vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film, the refractive index for this and vertical polarized wave and n _s, a refractive isotropic overcoat layer Rate is n ₁ , the depth of irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h,
The wavelength of light is λ, and positive and negative natural numbers including m as 0 (m = 0, ±
1, ± 2, ···) to the time, the following conditions, to substantially satisfy _{(n p -n 1) h =} mλ (n s -n 1) h = (m ± 1/2) λ Features.

【０００９】請求項３記載の偏光分離素子は、請求項１
の構成に加え、異方性膜の周期的格子の格子ベクトル方
向の偏波に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波
に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバーコート層の
屈折率をｎ₁、異方性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、
光の波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±
１，±２，・・・）とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝ｍλ を略満足することを特徴とする。A third aspect of the present invention is a polarization splitting device.
In addition to the configuration, the refractive index n _p for polarization grating vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film, the refractive index for this and vertical polarized wave and n _s, a refractive isotropic overcoat layer Rate is n ₁ , the depth of irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h,
The wavelength of light is λ, and positive and negative natural numbers including m as 0 (m = 0, ±
1, ± 2, ···) to the time, the following conditions, to substantially satisfy _{(n p -n 1) h =} (m ± 1/2) λ (n s -n 1) h = mλ Features.

【００１０】請求項４記載の偏光分離素子は、請求項１
の構成に加え、等方性オーバーコート層の上面が異方性
膜の周期的格子と位相の合った凹凸状となっていること
を特徴とする。[0010] The polarized light separating element according to the fourth aspect is the first aspect.
In addition to the configuration described above, the upper surface of the isotropic overcoat layer has an uneven shape in phase with the periodic lattice of the anisotropic film.

【００１１】請求項５記載の偏光分離素子は、請求項４
の構成に加え、異方性膜の周期的格子の格子ベクトル方
向の偏波に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波
に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバーコート層の
屈折率をｎ₁、異方性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、
等方性オーバーコート層の上面の凹凸深さをｈ₁、光の
波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，
±２，・・・）とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ を略満足することを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element.
In addition to the configuration, the refractive index n _p for polarization grating vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film, the refractive index for this and vertical polarized wave and n _s, a refractive isotropic overcoat layer Rate is n ₁ , the depth of irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h,
The depth of the unevenness on the upper surface of the isotropic overcoat layer is h ₁ , the wavelength of light is λ, and m is a positive or negative natural number including 0 (m = 0, ± 1,
± 2, when a.), The following _{conditions, (n p -n 1) h} + (n 1 -1) h 1 = mλ (n s -n 1) h + (n 1 -1) h 1 = (m ± 1/2) λ is substantially satisfied.

【００１２】請求項６記載の偏光分離素子は、請求項４
の構成に加え、異方性膜の周期的格子の格子ベクトル方
向の偏波に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波
に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバーコート層の
屈折率をｎ₁、異方性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、
等方性オーバーコート層の上面の凹凸深さをｈ₁、光の
波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，
±２，・・・）とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ を略満足することを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element.
In addition to the configuration, the refractive index n _p for polarization grating vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film, the refractive index for this and vertical polarized wave and n _s, a refractive isotropic overcoat layer Rate is n ₁ , the depth of irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h,
The depth of the unevenness on the upper surface of the isotropic overcoat layer is h ₁ , the wavelength of light is λ, and m is a positive or negative natural number including 0 (m = 0, ± 1,
± 2, · · ·) to time, the following _{conditions, (n p -n 1) h} + (n 1 -1) h 1 = (m ± 1/2) λ (n s -n 1) h + (n ₁ -1), characterized in that h ₁ = m [lambda substantially satisfied.

【００１３】請求項７記載の偏光分離素子は、請求項１
から６の何れかの構成に加え、無機物質の斜め蒸着によ
り形成した異方性膜を用いることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element.
In addition to any one of the above-described structures, an anisotropic film formed by oblique vapor deposition of an inorganic substance is used.

【００１４】請求項８記載の偏光分離素子は、請求項１
から６の何れかの構成に加え、有機物質を配向して形成
した異方性膜を用いることを特徴とする。[0014] The polarization beam splitting device according to the eighth aspect is the first aspect.
In addition to any one of the above-described structures, an anisotropic film formed by orienting an organic substance is used.

【００１５】請求項９記載の偏光分離素子は、請求項１
から８の何れかの構成に加え、透明基板上に形成した異
方性膜の上に感光性樹脂を装荷し、光あるいは電子線で
周期パターンを露光し、現像後、感光性樹脂をエッチン
グマスクとして用い、ウェットエッチングあるいはドラ
イエッチングで異方性膜の周期的格子構造を形成した
後、感光性樹脂を除去し、異方性膜上部に等方性オーバ
ーコート層を形成して成ることを特徴とする。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element.
In addition to any one of the above structures, a photosensitive resin is loaded on the anisotropic film formed on the transparent substrate, the periodic pattern is exposed to light or an electron beam, and after development, the photosensitive resin is etched with an etching mask. After forming the periodic lattice structure of the anisotropic film by wet etching or dry etching, the photosensitive resin is removed and an isotropic overcoat layer is formed on the anisotropic film. And

【００１６】請求項１０記載の偏光分離素子は、請求項
１から９の何れかの構成に加え、等方性オーバーコート
層が、透明基板を貼り合わせる接着層であることを特徴
とする。According to a tenth aspect of the present invention, in addition to any one of the first to ninth aspects, the isotropic overcoat layer is an adhesive layer for bonding a transparent substrate.

【００１７】請求項１１記載の光ヘッドは、光源と、光
源と光ディスクの間に配置された対物レンズと、光源と
対物レンズの間に配置された請求項１から１０の何れか
に記載の偏光分離素子と、偏光分離素子と対物レンズの
間に配置された１／４波長板と、偏光分離素子による回
折光を検出する光検出器を備え、光源からの光を少なく
とも対物レンズにより光ディスク面に集光し、光ディス
クからの反射光を偏光分離素子により回折分離して光検
出器で検出することを特徴とする。An optical head according to claim 11, wherein the light source, an objective lens disposed between the light source and the optical disk, and the polarized light according to any one of claims 1 to 10 disposed between the light source and the objective lens. A separation element, a quarter-wave plate disposed between the polarization separation element and the objective lens, and a photodetector that detects light diffracted by the polarization separation element. The light is condensed, and the reflected light from the optical disk is diffracted and separated by a polarization separation element and detected by a photodetector.

【００１８】請求項１２記載の偏光分離素子は、請求項
１１記載の光ヘッドに用いられる偏光分離素子であっ
て、請求項１から１０の何れかの構成の偏光分離素子に
１／４波長板が接着され一体化されていることを特徴と
する。According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a polarization beam splitting element used in the optical head according to the eleventh aspect, wherein the polarization beam splitting element of any one of the first to tenth aspects has a quarter wavelength plate. Are bonded and integrated.

【００１９】請求項１３記載の偏光分離素子は、請求項
１１記載の光ヘッドに用いられる偏光分離素子であっ
て、請求項１から１０の何れかの構成の偏光分離素子上
に異方性膜を用いた１／４波長膜が形成されていること
を特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a polarization splitting element for use in the optical head according to the eleventh aspect, wherein an anisotropic film is formed on the polarization splitting element having any one of the first to tenth aspects. Is characterized in that a quarter-wave film using the same is formed.

【００２０】請求項１４記載の光ヘッドは、請求項１１
記載の光ヘッドにおいて、請求項１２または１３記載の
偏光分離素子を備え、少なくとも光源と光検出器が１つ
のパッケージ内に実装されているか、あるいは光源と光
検出器が実装されたパッケージに請求項１２または１３
記載の偏光分離素子が接着により一体化されていること
を特徴とする。The optical head according to the fourteenth aspect is the eleventh aspect.
The optical head according to claim 12, further comprising a polarization splitting element according to claim 12 or 13, wherein at least the light source and the photodetector are mounted in one package, or a package in which the light source and the photodetector are mounted. 12 or 13
The polarized light separating element described above is integrated by bonding.

【００２１】請求項１５記載の光ヘッドは、波長の異な
る複数の光源と、その複数の光源と光ディスクの間に配
置された対物レンズと、複数の光源と対物レンズの間に
配置された請求項１から１０の何れかに記載の偏光分離
素子と１／４波長板、あるいは請求項１２または１３記
載の偏光分離素子と、偏光分離素子による回折光を検出
する複数の光検出器を備え、少なくとも対物レンズによ
り複数の波長の異なる光をそれぞれ異なる光ディスク面
に集光し、光ディスクからの反射光を前記偏光分離素子
により波長毎に回折分離して波長毎の光検出器で独立に
検出することを特徴とする。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical head, a plurality of light sources having different wavelengths, an objective lens disposed between the plurality of light sources and the optical disk, and an objective lens disposed between the plurality of light sources and the objective lens. A polarization separation element and a quarter-wave plate according to any one of 1 to 10, or a polarization separation element according to claim 12 or 13, and a plurality of photodetectors that detect light diffracted by the polarization separation element. A plurality of lights having different wavelengths are condensed on different optical disc surfaces by an objective lens, and the reflected light from the optical disc is diffracted and separated for each wavelength by the polarization separation element, and is independently detected by a photodetector for each wavelength. Features.

【００２２】請求項１６記載の光ヘッドは、請求項１５
の構成に加え、少なくとも複数の光源と複数の光検出器
が１つのパッケージ内に実装され、あるいは複数の光源
と複数の光検出器が実装されたパッケージに請求項１〜
１０の何れかに記載の偏光分離素子あるいは請求項１２
または１３記載の偏光分離素子が接着により一体化され
ていることを特徴とする。An optical head according to a sixteenth aspect is the optical head according to the fifteenth aspect.
In addition to the above configuration, at least a plurality of light sources and a plurality of photodetectors are mounted in one package, or a package in which a plurality of light sources and a plurality of photodetectors are mounted.
13. The polarization beam splitting element according to claim 10 or claim 12.
Alternatively, the polarization separation element described in 13 is integrated by bonding.

【００２３】請求項１７記載の光ヘッドは、請求項１５
または１６の構成に加え、波長の異なる複数の光源の出
射面が、光ヘッド光学系の光軸方向に互いにずれて配置
されていることを特徴とする。According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided an optical head according to the fifteenth aspect.
Alternatively, in addition to the configuration of item 16, the emission surfaces of the plurality of light sources having different wavelengths are arranged so as to be shifted from each other in the optical axis direction of the optical head optical system.

【００２４】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明による偏光分離素子
及びその偏光分離素子を用いた光ヘッドの構成及び動作
を、図示の実施例に基づいて詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The construction and operation of a polarization beam splitting element according to the present invention and an optical head using the polarization beam splitting element will be described below in detail with reference to the illustrated embodiment.

【００２５】（実施例１）まず請求項１の実施例につい
て説明する。図１は請求項１記載の偏光分離素子の構成
例を示す部分断面図である。図１において、偏光分離素
子１は、ガラスやプラスチック等の透明基板２上に周期
的格子構造を持つ異方性膜３が形成され、その上を等方
性のオーバーコート層４で覆われた構成となっている。
異方性膜３は図１の紙面方向に振動する光と紙面とは垂
直に振動する光に対する屈折率が異なる異方性を示す膜
である。この偏光分離素子１の動作を図２、図３に示
す。(Embodiment 1) First, an embodiment of claim 1 will be described. FIG. 1 is a partial sectional view showing a configuration example of the polarization beam splitter according to the first aspect. In FIG. 1, an anisotropic film 3 having a periodic lattice structure is formed on a transparent substrate 2 made of glass, plastic, or the like, and the polarization separating element 1 is covered with an isotropic overcoat layer 4. It has a configuration.
The anisotropic film 3 is an anisotropic film having different refractive indexes for light vibrating in the direction of the paper surface of FIG. 1 and light vibrating perpendicularly to the paper surface. The operation of the polarization beam splitter 1 is shown in FIGS.

【００２６】図２は図１に示す偏光分離素子の動作の一
実施例を示す図であり、偏光分離素子１への入射光が紙
面方向とそれに垂直の２方向の振動成分をもつものとす
る。図２では偏光分離素子１を透過後、紙面方向の振動
成分の光は０次光として直進する。また紙面と垂直方向
の振動成分の光は±１次光として回折する。よって偏光
により進行方向が変わり、偏光分離素子として動作す
る。図３は図１に示す偏光分離素子の別の動作の実施例
を示す図であり、図２とは反対に紙面に垂直な振動方向
の光が０次光として直進し、紙面方向に振動する光が±
１次光として回折され、偏光分離される。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the operation of the polarization beam splitter shown in FIG. 1. It is assumed that light incident on the polarization beam splitter 1 has vibration components in two directions, that is, the direction of the paper and the direction perpendicular thereto. . In FIG. 2, after passing through the polarized light separating element 1, the light of the vibration component in the direction of the paper surface goes straight as the zero-order light. Light of a vibration component in a direction perpendicular to the paper surface is diffracted as ± first-order light. Therefore, the traveling direction changes depending on the polarization, and the device operates as a polarization splitting element. FIG. 3 is a view showing an embodiment of another operation of the polarization beam splitter shown in FIG. 1. In contrast to FIG. 2, light having a vibration direction perpendicular to the paper surface travels straight as zero-order light and vibrates in the paper surface direction. Light is ±
The light is diffracted as primary light and polarized and separated.

【００２７】（実施例２）次に請求項２の実施例につい
て説明する。本実施例では、詳しく素子の動作を解析
し、図２の偏光分離素子の動作の最適条件を求める。図
４は偏光分離素子１の要部を部分的に拡大して示す断面
図である。透明基板２上に異方性膜３が周期ｄで規則的
に配列され、また、異方性膜３の膜厚をｈとする。ま
た、図５のように異方性膜３が凹凸の周期形状をしてい
ても良く、このときｈは周期凹凸形状の深さとなる。(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the operation of the element is analyzed in detail, and the optimum conditions for the operation of the polarization separation element in FIG. 2 are obtained. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing a main part of the polarization beam splitter 1. Anisotropic films 3 are regularly arranged on the transparent substrate 2 at a period d, and the thickness of the anisotropic film 3 is h. In addition, as shown in FIG. 5, the anisotropic film 3 may have a periodic shape with irregularities, where h is the depth of the periodic irregularity.

【００２８】ここで、異方性膜３の周期的格子の図４
（または図５）の紙面方向の偏波（ｐ偏光とする）に対
する屈折率をｎ_p 、紙面と垂直方向の偏波（ｓ偏光とす
る）に対する屈折率をｎ_s とし、また、等方性オーバー
コート層４の屈折率をｎ₁ とすると、例えば図４におい
て、光路Ａ，Ｂに対する光路長差Δは、 紙面方向（格子ベクトル方向）：Δ_p＝(ｎ_p−ｎ₁)ｈ ・・・(1) 紙面に垂直方向(格子ベクトルに垂直方向)：Δ_s＝(ｎ_s−ｎ₁)ｈ ・・・(2) となる。以後、紙面方向を格子ベクトル方向と呼ぶ（図
１に図示）。FIG. 4 shows a periodic lattice of the anisotropic film 3.
(Or 5) paper direction of the polarization of the refractive index n _p for (p polarization to) the refractive index with respect to the direction perpendicular to the plane of polarization (s and polarized light) and n _s of, also isotropic Assuming that the refractive index of the overcoat layer 4 is n ₁ , for example, in FIG. 4, the optical path length difference Δ with respect to the optical paths A and B is: paper direction (lattice vector direction): Δ _p = (n _p −n ₁ ) h. - (1) (the vertical direction in the grating vector) perpendicular to the paper surface: delta _s = a _{(n s -n 1) h ···} (2). Hereinafter, the paper surface direction is referred to as a lattice vector direction (shown in FIG. 1).

【００２９】図２のように格子ベクトル方向の振動成分
が０次光として直進し、格子ベクトルと垂直方向の振動
成分が±１次光として回折されるためには、次の二式が
満足されることが必要である。すなわち、使用する光の
波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，
±２，・・・）とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝ｍλ ・・・(3) (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ ・・・(4) となる。As shown in FIG. 2, the following two equations are satisfied in order for the vibration component in the direction of the lattice vector to travel straight as the zero-order light and the vibration component in the direction perpendicular to the lattice vector to be diffracted as ± first-order light. It is necessary to That is, the wavelength of light to be used is λ, m is a positive or negative natural number including 0 (m = 0, ± 1,
± 2, when the...), The following _{conditions, (n p -n 1) h} = mλ ··· (3) (n s -n 1) h = (m ± 1/2) λ ··・ (4)

【００３０】ここで(3) 式は、格子ベクトル方向の振動
成分の光の光路差が波長λの整数倍となり、格子通過後
も０次光として直進する条件である（干渉により強め合
う）。また(4) 式は、格子ベクトル方向と垂直な振動成
分の光に対してＡ，Ｂ部の光路差が半波長の奇数倍だけ
ずれて打ち消し合い、直進光（０次光成分）がなくな
り、全て回折光となる条件である（干渉により直進成分
は打ち消し合い、回折光の方に光がいく）。よって、０
次と１次に偏光分離するとき、偏光分離度を高めるため
には(3)，(4)式を満足していることが必要である。ただ
し、実用的には(3)，(4)式を厳密に満足していなくて
も、略(3)，(4)式近傍の条件になるように異方性膜３の
屈折率ｎ_p，ｎ_s、オーバーコート層４の屈折率ｎ₁ 、異
方性膜３の凹凸深さｈ、次数ｍを設定することになる。Equation (3) is a condition in which the optical path difference of the light of the vibration component in the direction of the lattice vector becomes an integral multiple of the wavelength λ, and the light travels straight as the zero-order light even after passing through the lattice (strengthening by interference). Equation (4) indicates that the optical path difference between the A and B parts is offset by an odd multiple of half a wavelength with respect to the light of the vibration component perpendicular to the lattice vector direction, and cancels each other, so that straight light (zero-order light component) disappears. All of the conditions are for diffracted light (linear components cancel each other out due to interference, and light goes to the diffracted light). Therefore, 0
In order to separate the first and second polarizations, it is necessary to satisfy the expressions (3) and (4) in order to increase the degree of polarization separation. However, in practice, even if the formulas (3) and (4) are not strictly satisfied, the refractive index n _{p of the} anisotropic film 3 is set so as to satisfy the condition near formulas (3) and (4). , N _s , the refractive index n ₁ of the overcoat layer 4, the unevenness depth h of the anisotropic film 3, and the order m.

【００３１】（実施例３）次に請求項３の実施例につい
て説明する。本実施例では、偏光分離素子１が図３のよ
うに動作するときの最適条件を求める。図３のように格
子ベクトル方向の振動成分が±１次光として回折し、格
子ベクトルと垂直方向の振動成分が０次光として直進す
る条件は、異方性膜３の周期的格子の格子ベクトル方向
の偏波（ｐ偏光）に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方
向の偏波（ｓ偏光）に対する屈折率をｎ_sとし、等方性
オーバーコート層４の屈折率をｎ₁、異方性膜２の周期
的格子の凹凸深さをｈ、光の波長をλ、ｍを０を含む正
負の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）とすると
き、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ ・・・(5) (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝ｍλ ・・・(6) となる（(5)式は干渉により直進成分は打ち消し合い回
折光となる条件、(6)式は干渉により強め合い格子通過
後も０次光として直進する条件である）。従って実際に
(5)，(6)式の条件が略成り立つように異方性膜３の屈折
率ｎ_p，ｎ_s、オーバーコート層４の屈折率ｎ₁ 、異方性
膜３の凹凸深さｈ、次数ｍを設定する。(Embodiment 3) Next, a third embodiment will be described. In the present embodiment, an optimum condition when the polarization beam splitter 1 operates as shown in FIG. 3 is obtained. As shown in FIG. 3, the condition in which the vibration component in the lattice vector direction is diffracted as ± first-order light and the vibration component in the direction perpendicular to the lattice vector travels straight as zero-order light is based on the lattice vector of the periodic lattice of the anisotropic film 3. the refractive index n _p with respect to the direction of polarization (p-polarized light), this and the refractive index with respect to the vertical direction of the polarization (s-polarization) and n _s, the isotropic refractive index of the overcoat layer 4 n _1, anisotropically When the depth of the unevenness of the periodic lattice of the conductive film 2 is h, the wavelength of light is λ, and m is 0 and a positive or negative natural number including 0 (m = 0, ± 1, ± 2,...), (N _{p -n 1) h = (m ±} 1/2) λ becomes _{··· (5) (n s -n} 1) h = mλ ··· (6) ((5) equation rectilinear wave by interference cancellation (Equation (6) is a condition that the light goes straight as the zero-order light even after passing through the constructive grating due to interference.) So actually
The refractive indices n _p and n _{s of} the anisotropic film 3, the refractive index n ₁ of the overcoat layer 4, the depth h of the unevenness of the anisotropic film 3, so that the conditions of the equations (5) and (6) are substantially satisfied. Set the order m.

【００３２】（実施例４）次に請求項４の実施例につい
て説明する。図６は偏光分離素子の要部を部分的に拡大
して示す断面図であり、本実施例の偏光分離素子では、
等方性オーバーコート層４’の上面が異方性膜３の周期
格子と位相の合った凹凸状となっている。実際に偏光分
離素子を作製する場合、等方性オーバーコート層が図４
のようには完全に平坦化されずに、図６に示す等方性オ
ーバーコート層４’のように、異方性膜の周期構造を反
映した表面が凹凸状になる構造もある。このような場合
も、上述した偏光分離素子としての動作には支障がな
く、偏光分離素子として機能する。尚、本実施例は、等
方性オーバーコート層をスパッタリングや蒸着などの方
法で成膜したときに、完全に平坦化されないときに適用
できる。(Embodiment 4) Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing a main part of the polarization beam splitting element.
The upper surface of the isotropic overcoat layer 4 ′ has an uneven shape in phase with the periodic lattice of the anisotropic film 3. When actually manufacturing a polarization separation element, the isotropic overcoat layer is formed as shown in FIG.
There is also a structure in which the surface reflecting the periodic structure of the anisotropic film becomes uneven, such as the isotropic overcoat layer 4 'shown in FIG. Even in such a case, the operation as the above-described polarization splitting element does not hinder, and functions as the polarization splitting element. This embodiment can be applied when the isotropic overcoat layer is not completely planarized when formed by a method such as sputtering or vapor deposition.

【００３３】（実施例５）次に請求項５の実施例につい
て説明する。本実施例は、実施例４（請求項４）に示し
た構成の偏光分離素子が、偏光分離素子として動作する
ための最適条件を求めるものである。図６において、異
方性膜３の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波（ｐ偏
光）に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波（ｓ
偏光）に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバーコー
ト層４’の屈折率をｎ₁、異方性膜２の周期的格子の凹
凸深さをｈ、オーバーコート層４’の凹凸深さをｈ₁ と
すると、光路Ａ，Ｂに対する光路長差Δは、 格子ベクトル方向：Δ_p＝(ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−1)ｈ₁ ・・・(7) 格子ベクトルに垂直方向：Δ_s＝(ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−1)ｈ₁ ・・・(8) となる。(Embodiment 5) Next, an embodiment of claim 5 will be described. In the present embodiment, an optimum condition for operating the polarization beam splitting element having the configuration shown in the fourth embodiment (claim 4) as a polarization beam splitting element is obtained. In FIG. 6, the refractive index of the periodic lattice of the anisotropic film 3 with respect to the polarization (p-polarized light) in the lattice vector direction is n _p , and the polarization in the vertical direction (s)
N _s , the refractive index of the isotropic overcoat layer 4 ′ is n ₁ , the uneven depth of the periodic lattice of the anisotropic film 2 is h, and the uneven depth of the overcoat layer 4 ′ is h. Let h ₁ be the optical path length difference Δ with respect to the optical paths A and B. The lattice vector direction: Δ _p = (n _p −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h ₁ (7) direction: delta _s = become _{(n s -n 1) h +} (n 1 -1) h 1 ··· (8).

【００３４】図６において図２に示した如く、格子ベク
トル方向の振動成分が０次光として透過（直進）し、格
子ベクトルと垂直方向の振動成分が±１次光として回折
されるための条件は、光の波長をλ、ｍを０を含む正負
の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）とするとき、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ ・・・(9) (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ ・・・(10) となる（(9)式は干渉により強め合い格子通過後も０次
光として直進する条件、(10)式は干渉により直進成分は
打ち消し合い回折光となる条件である）。従って実際に
(9)，(10)式の条件が略成り立つように異方性膜３の屈
折率ｎ_p，ｎ_s、オーバーコート層４’の屈折率ｎ₁ 、異
方性膜３の凹凸深さｈ、オーバーコート層４’の凹凸深
さｈ₁、次数ｍを設定する。In FIG. 6, as shown in FIG. 2, the condition that the vibration component in the direction of the lattice vector is transmitted (straight) as the 0th-order light and the vibration component in the direction perpendicular to the lattice vector is diffracted as ± 1st-order light. Is (n _p −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h when the wavelength of light is λ and m is a positive or negative natural number including m (m = 0, ± 1, ± 2,...). ₁ = m [lambda · · · become _{(9) (n s -n 1} ) h + (n 1 -1) h 1 = (m ± 1/2) λ ··· (10) ((9) equation by interference The condition in which the light goes straight as the zero-order light even after passing through the constructive grating, and the expression (10) is the condition in which the straight light component is canceled out by interference and becomes diffracted light). So actually
The refractive indexes n _p and n _{s of} the anisotropic film 3, the refractive index n ₁ of the overcoat layer 4 ′, and the depth h of the unevenness of the anisotropic film 3 so that the conditions of the expressions (9) and (10) are substantially satisfied. The depth h ₁ of the unevenness of the overcoat layer 4 ′ and the order m are set.

【００３５】（実施例６）次に請求項６の実施例につい
て説明する。本実施例は、実施例４（請求項４）に示し
た構成の偏光分離素子が、偏光分離素子として動作する
ための別の最適条件を求めるものである。図６において
図３に示した如く、格子ベクトル方向の振動成分が±１
次光として回折し、格子ベクトルと垂直方向の振動成分
が０次光として透過（直進）となるための最適条件は、
異方性膜３の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波（ｐ
偏光）に対する屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波
（ｓ偏光）に対する屈折率をｎ_sとし、等方性オーバー
コート層４’の屈折率をｎ₁、異方性膜２の周期的格子
の凹凸深さをｈ、オーバーコート層４’の凹凸深さをｈ
₁、光の波長をλ、ｍを０を含む正負の自然数（ｍ＝
０，±１，±２，・・・）とするとき、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ ・・・(11) (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ ・・・(12) となる（(11)式は干渉により直進成分は打ち消し合い回
折光となる条件、(12)式は干渉により強め合い格子通過
後も０次光として直進する条件である）。従って実際に
(11)，(12)式の条件が略成り立つように異方性膜３の屈
折率ｎ_p，ｎ_s、オーバーコート層４’の屈折率ｎ₁ 、異
方性膜３の凹凸深さｈ、オーバーコート層４’の凹凸深
さｈ₁、次数ｍを設定する。(Embodiment 6) Next, an embodiment of claim 6 will be described. In the present embodiment, another optimum condition for operating the polarization beam splitting element having the configuration shown in the fourth embodiment (claim 4) as a polarization beam splitting element is obtained. In FIG. 6, as shown in FIG. 3, the vibration component in the lattice vector direction is ± 1.
The optimum conditions for diffracting as the next light and transmitting the vibration component in the direction perpendicular to the lattice vector as the zero-order light (straight) are as follows:
Polarization (p) of the periodic lattice of the anisotropic film 3 in the lattice vector direction
The refractive index for polarized light) n _p, periodic refractive index n _1, the anisotropic film 2 of the refractive index as n _s, the isotropic overcoat layer 4 'to this and vertical polarization (s-polarized light) Is the depth of the irregularities of the target lattice, and h is the depth of the irregularities of the overcoat layer 4 '.
₁ , the wavelength of light is λ and m is a positive or negative natural number including 0 (m =
(0, ± 1, ± 2,...), (N _p −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h ₁ = (m ± 1/2) λ (11) ( _ns −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h ₁ = mλ (12) (Equation (11) is a condition in which straight-line components are canceled out by interference and becomes diffracted light, and Equation (12) is strengthened by interference. This is a condition in which the light goes straight as the zero-order light even after passing through the matching grating.) So actually
The refractive indexes n _p and n _{s of} the anisotropic film 3, the refractive index n ₁ of the overcoat layer 4 ′, and the depth h of the unevenness of the anisotropic film 3 so that the conditions of the equations (11) and (12) are substantially satisfied. The depth h ₁ of the unevenness of the overcoat layer 4 ′ and the order m are set.

【００３６】（実施例７）次に請求項７の実施例につい
て説明する。今まで説明してきた偏光分離素子に使われ
る異方性膜としては従来技術にあるような光学結晶では
なく、もっと簡易に、低コストに作成できるものが望ま
れる。このような異方性膜として適しているものとし
て、誘電体材料を真空蒸着で成膜する際、蒸発源に対し
て基板を傾けて配置させる、いわゆる斜め蒸着膜がある
（参考文献：表面技術，Vol.46，No.7，1995，P.32〜35
「位相差膜」）。これは図７に示すように、真空蒸着す
るとき、蒸発源としてＴａ₂Ｏ₅，ＳｉＯ₂などの無機物
質からなる誘電体材料を用い、基板を斜めにして蒸着を
行う。このとき基板の傾き角を最適化するとＴａ₂Ｏ₅に
対して膜の複屈折Δｎが最大０．０８程度となる（上記
参考文献参照）。(Embodiment 7) Next, an embodiment of claim 7 will be described. As the anisotropic film used in the polarization separation element described so far, an anisotropic film which is not an optical crystal as in the prior art, but can be formed more easily and at low cost is desired. As an anisotropic film suitable for such an anisotropic film, there is a so-called oblique evaporation film in which a substrate is arranged at an inclination with respect to an evaporation source when a dielectric material is formed by vacuum evaporation (reference: surface technology). , Vol.46, No.7, 1995, P.32-35
"Retardation film"). As shown in FIG. 7, when vacuum evaporation is performed, a dielectric material made of an inorganic substance such as Ta ₂ O ₅ or SiO ₂ is used as an evaporation source, and evaporation is performed with the substrate inclined. At this time, if the tilt angle of the substrate is optimized, the birefringence Δn of the film becomes about 0.08 at the maximum with respect to Ta ₂ O ₅ (see the above-mentioned reference).

【００３７】ここで、前記(3)，(4)式を辺々減算する
と、 (ｎ_p−ｎ_s)ｈ＝λ／２ ・・・(13) となり、ｎ_p−ｎ_sは膜の複屈折であるから、これをΔｎ
とすると、 Δｎ・ｈ＝λ／２ ・・・(14) ｈ＝λ／(２・Δｎ) ・・・(15) となる。この(15)式に、数値例としてλ＝０．６５μ
ｍ、Δｎ＝０．０８を代入すると、 ｈ＝０．６５／（２×０．０８）≒４．１μｍ となる。すなわちＴａ₂Ｏ₅を材料として斜め蒸着を行っ
て得た異方性膜に対して、図４における異方性膜の凹凸
の高さｈ≒４．１μｍとなる訳である。[0037] Here, the (3), (4) the sides people to _{subtractive, (n p -n s) h} = λ / 2 ··· (13) becomes, n _p -n _s the double membrane Since it is refraction, this is called Δn
Then, Δn · h = λ / 2 (14) h = λ / (2 · Δn) (15) In this equation (15), as a numerical example, λ = 0.65μ
Substituting m and Δn = 0.08 gives h = 0.65 / (2 × 0.08) ≒ 4.1 μm. That is, the height h of the anisotropic film in FIG. 4 is 4.1 μm with respect to the anisotropic film obtained by oblique deposition using Ta ₂ O ₅ as a material.

【００３８】以上のように、無機物質からなる誘電体の
斜め蒸着により異方性膜を作成することにより、真空蒸
着法という比較的簡便な方法で膜が形成でき、また大面
積に形成することも可能であり、従来の光学結晶を用い
る方法よりも低コストで作り易いものとなる。As described above, by forming an anisotropic film by oblique vapor deposition of a dielectric material made of an inorganic substance, a film can be formed by a relatively simple method called vacuum vapor deposition and can be formed in a large area. Is also possible, and it is easier to manufacture at lower cost than the conventional method using an optical crystal.

【００３９】（実施例８）次に請求項８の実施例につい
て説明する。異方性膜を簡易に得る別の方法として、有
機物質の高配向膜を用いる方法がある。一例として、図
８に示すように、ガラスなどの透明基板２上に、ＳｉＯ
₂などを斜め蒸着するか、あるいはポリエチレンテレフ
タレート（ＰＥＴ）などの有機膜を布で擦ってラビング
処理して配向膜５を形成し、その配向膜５上にポリジア
セチレンモノマーを真空蒸着して配向させ、この後、紫
外光を照射してポリマー化して有機異方性膜３’とする
方法である（参考文献：J.Appl.Phys.,72,No.3,P.938〜
947（1992））。この方法により有機材料の真空蒸着で
異方性膜が形成でき、大面積、低コストな偏光分離素子
を得ることができる。(Eighth Embodiment) Next, an eighth embodiment will be described. As another method for easily obtaining an anisotropic film, there is a method using a highly oriented film of an organic substance. As an example, as shown in FIG. 8, a transparent substrate 2 such as glass
₂ or the like, or an organic film such as polyethylene terephthalate (PET) is rubbed with a cloth and rubbed to form an alignment film 5, and a polydiacetylene monomer is vacuum-deposited on the alignment film 5 to be aligned. After that, it is a method of irradiating ultraviolet light to polymerize to form an organic anisotropic film 3 ′ (Reference: J. Appl. Phys., 72, No. 3, P. 938-
947 (1992)). By this method, an anisotropic film can be formed by vacuum deposition of an organic material, and a large-area, low-cost polarization separation element can be obtained.

【００４０】（実施例９）次に請求項９の実施例につい
て説明する。ここでは本発明による偏光分離素子１の作
製方法を説明する。まず図９（ａ）のように、ガラス基
板２上に異方性膜３を形成する。次に図９（ｂ）のよう
に、異方性膜３の上にフォトレジスト６をコーティング
する。そして、このフォトレジスト６に周期的パターン
を露光する。このときはマスクによる密着露光でもよい
し、投影露光でもよい。この他、電子線露光、あるいは
レーザ光による干渉露光でもよい。露光後、フォトレジ
ストを現像し、図９（ｃ）のようにフォトレジスト６に
よる周期的格子パターンを得る。次に図９（ｄ）のよう
に、フォトレジスト６をエッチングマスクとして異方性
膜３をエッチングする。エッチング法としては公知のド
ライエッチングあるいはウェットエッチングで行える。
次に図９（ｅ）のように、フォトレジストを溶剤あるい
はプラズマによるアッシングで取り除く。そして図９
（ｆ）のように、周期的格子構造を有する異方性膜３の
上に等方性オーバーコート層４を形成する。等方性オー
バーコート層４の形成法としては、樹脂のスピンコー
ト、ロールコート、ディッピングコートなどの方法、あ
るいは誘電体（ＳｉＯ₂、ＳｉＯＮ、他）の真空蒸着、
スパッタリング、ＣＶＤなどによる成膜で形成できる。
この中で樹脂のスピンコートが平坦性が優れ、また簡
易、低コストに形成できるのでよい。また、本作製法
は、従来技術で述べた偏光分離素子のように数時間に及
ぶ工程が含まれておらず、偏光分離素子の作製に時間、
手間がかからない。(Embodiment 9) Next, an embodiment of claim 9 will be described. Here, a method for manufacturing the polarization beam splitter 1 according to the present invention will be described. First, as shown in FIG. 9A, an anisotropic film 3 is formed on a glass substrate 2. Next, as shown in FIG. 9B, a photoresist 6 is coated on the anisotropic film 3. Then, the photoresist 6 is exposed to a periodic pattern. At this time, contact exposure using a mask or projection exposure may be used. In addition, electron beam exposure or interference exposure using laser light may be used. After the exposure, the photoresist is developed to obtain a periodic lattice pattern of the photoresist 6 as shown in FIG. Next, as shown in FIG. 9D, the anisotropic film 3 is etched using the photoresist 6 as an etching mask. The etching can be performed by known dry etching or wet etching.
Next, as shown in FIG. 9E, the photoresist is removed by ashing with a solvent or plasma. And FIG.
As shown in (f), an isotropic overcoat layer 4 is formed on an anisotropic film 3 having a periodic lattice structure. As a method for forming the isotropic overcoat layer 4, a method such as spin coating, roll coating, or dipping coating of a resin, or vacuum deposition of a dielectric (SiO ₂ , SiON, or the like),
It can be formed by film formation by sputtering, CVD, or the like.
Of these, spin coating of a resin is preferable because it has excellent flatness and can be formed easily and at low cost. In addition, this manufacturing method does not include a process that takes several hours as in the case of the polarization separation element described in the related art, and it takes time to manufacture the polarization separation element.
It does not take time and effort.

【００４１】（実施例１０）次に請求項１０の実施例に
ついて説明する。図１０は請求項１０記載の偏光分離素
子の構成例を示す部分断面図である。図１０に示す偏光
分離素子１’は、図１に示した偏光分離素子１の等方性
オーバーコート層４の代わりに、２枚の透明基板（ガラ
ス基板等）２，８で周期構造の異方性膜３を挾み、その
間を透明な等方性接着層７で接着した構造である。この
場合は等方性接着層７がオーバーコート層を兼ねてい
る。接着層７に用いる接着剤としては、紫外線硬化型、
熱硬化型の種々の接着剤が使える。このとき接着層７の
屈折率は、前述の式(3)〜(6)あるいは式(9)〜(12)に従
って精密に決める必要があるので、この点に関しては紫
外線硬化型が好ましい。この接着構造により、オーバ
ーコート層（等方性接着層７）が容易に平坦化できる、
上下を透明基板２，８でサンドイッチされているの
で、耐環境性（温度、湿度）や、外部からの機械的圧力
などに強くなる、上側の透明基板８に別機能をもたせ
ることで複合機能素子が実現可能、などの特徴をもつ。(Embodiment 10) A tenth embodiment will now be described. FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of the polarization beam splitter according to the tenth aspect. The polarized light separating element 1 ′ shown in FIG. 10 has a different periodic structure between two transparent substrates (glass substrates and the like) 2 and 8, instead of the isotropic overcoat layer 4 of the polarized light separating element 1 shown in FIG. This is a structure in which the anisotropic film 3 is sandwiched, and a transparent isotropic adhesive layer 7 is interposed therebetween. In this case, the isotropic adhesive layer 7 also functions as the overcoat layer. As the adhesive used for the adhesive layer 7, an ultraviolet curable adhesive,
Various thermosetting adhesives can be used. At this time, the refractive index of the adhesive layer 7 needs to be precisely determined according to the above-mentioned formulas (3) to (6) or formulas (9) to (12). With this bonding structure, the overcoat layer (isotropic bonding layer 7) can be easily planarized.
Since the upper and lower layers are sandwiched by the transparent substrates 2 and 8, the multi-function element is provided with a different function on the upper transparent substrate 8, which is resistant to environmental resistance (temperature and humidity) and mechanical pressure from the outside. Can be realized.

【００４２】（実施例１１）次に請求項１１の実施例に
ついて説明する。図１１は請求項１１記載の光ヘッドの
一例を示す概略構成図であり、実施例１〜１０に述べた
本発明の偏光分離素子（１または１’）を光ディスク用
の光ヘッドに用いた実施例を示している。図１１におい
て、光源である半導体レーザ１１からの出射発散光中に
１／４波長板付偏光分離素子１７が配置されており、こ
の１／４波長板付偏光分離素子１７は、前述の実施例１
〜１０（請求項１〜１０）で説明した中の何れかの偏光
分離素子（１または１’）からなる偏光分離素子１７ａ
に１／４波長板１７ｂが一体化された構成のものであ
る。偏光分離素子１７ａ中の周期的格子の格子ベクトル
方向は図１１の紙面方向と一致している。半導体レーザ
１１の出射光の振動方向が紙面方向のとき、偏光分離素
子１７ａは前述した(3)，(4)式を満足することが望まし
く、振動方向が紙面と垂直方向のときは式(5)，(6)を満
足することが望ましい。この条件により半導体レーザ１
１からの出射光は、１／４波長板付偏光分離素子１７の
偏光分離素子１７ａを０次光としてほとんど損失なく透
過する。そして偏光分離素子１７ａに一体化した１／４
波長板１７ｂを透過後、円偏光となりコリメートレンズ
１６に入射し、ここで平行光となり対物レンズ１５によ
り光ディスク１４上の記録面に集光する。(Embodiment 11) Next, an eleventh embodiment will be described. FIG. 11 is a schematic structural view showing an example of the optical head according to the eleventh aspect, in which the polarization separation element (1 or 1 ') of the present invention described in the first to tenth embodiments is used for an optical disk optical head. An example is shown. In FIG. 11, a polarized light separating element 17 with a quarter-wave plate is disposed in the divergent light emitted from the semiconductor laser 11 as a light source.
To 10 (claims 1 to 10), the polarization beam splitting element 17a comprising any of the polarization beam splitting elements (1 or 1 ')
And a 1/4 wavelength plate 17b. The lattice vector direction of the periodic grating in the polarization beam splitter 17a matches the direction of the paper of FIG. When the oscillation direction of the emitted light of the semiconductor laser 11 is in the direction of the page, the polarization beam splitter 17a desirably satisfies the above-described equations (3) and (4). It is desirable to satisfy (6) and (5). Under these conditions, the semiconductor laser 1
The outgoing light from 1 passes through the polarization beam splitter 17a of the polarization beam splitter 17 with a quarter-wave plate as zero-order light with almost no loss. The 1/4 integrated with the polarization splitter 17a
After passing through the wave plate 17b, the light becomes circularly polarized light and enters the collimator lens 16, where it becomes parallel light and is condensed on the recording surface of the optical disk 14 by the objective lens 15.

【００４３】光ディスク１４上の記録面で反射された光
は、対物レンズ１５、コリメートレンズ１６を経て１／
４波長板付偏光分離素子１７に戻り、ここで１／４波長
板１７ｂにより円偏光が半導体レーザ出射時の振動方向
と直交する方向に変換される。出射時と直交した振動面
に対しては、偏光分離素子１７ａでほとんど±１次光と
して回折される。そして±１次回折された戻り光は、そ
れぞれ光検出器１２及び１３で検出される。光検出器１
２及び１３による検出は、光ディスク１４に記録されて
いる情報信号の他、フォーカスサーボやトラッキングサ
ーボのためのフォーカス誤差信号、トラッキング誤差信
号が検出される。これは偏光分離素子１７ａの周期構造
を複数領域に分割し、各々回折方向をわずかに変えて
（格子方向、格子曲率をわずかに変えて）公知のサーボ
信号検出法であるフォーカス誤差信号（ナイフエッジ
法、非点収差法、ビームサイズ法等）、トラッキング誤
差信号（プッシュプル法等）を形成する複数ビームを出
射する。この複数ビームを、複数に分割された検出器１
２，１３で検出してサーボ信号を発生する。The light reflected on the recording surface on the optical disk 14 passes through the objective lens 15 and the collimator lens 16 and
Returning to the polarization separating element 17 with a four-wave plate, the circularly polarized light is converted by the quarter-wave plate 17b into a direction orthogonal to the vibration direction at the time of emission of the semiconductor laser. With respect to the vibration plane orthogonal to the time of emission, the polarized light is diffracted by the polarization separation element 17a as almost ± first-order light. The return light diffracted ± 1st order is detected by the photodetectors 12 and 13, respectively. Photodetector 1
In the detection by 2 and 13, in addition to the information signal recorded on the optical disc 14, a focus error signal and a tracking error signal for focus servo and tracking servo are detected. In this method, the periodic structure of the polarization separating element 17a is divided into a plurality of regions, and the diffraction direction is slightly changed (the grating direction and the grating curvature are slightly changed). Method, astigmatism method, beam size method, etc.) and a plurality of beams forming a tracking error signal (push-pull method, etc.) are emitted. The plurality of beams are divided into a plurality of detectors 1
A servo signal is generated by detection at steps 2 and 13.

【００４４】以上のように、光ヘッドに本発明に係る偏
光分離素子１７ａを適用し、該偏光分離素子１７ａと１
／４波長板を一体化した１／４波長板付偏光分離素子１
７を半導体レーザ１１からの出射発散光中に配置するこ
とで、光ディスク１４への往路は回折光が生ぜず透過し
てほとんどの光が光ディスク１４へ集光し、光ディスク
１４からの反射光は１／４波長板１７ｂ透過後、偏光分
離素子１７ａでほとんど回折され高効率に光検出器１
２，１３へ入射するので、往路、復路とも高光利用効率
の光ヘッドを実現できる。As described above, the polarization separation element 17a according to the present invention is applied to the optical head,
Polarization splitting element with quarter-wave plate integrated with quarter-wave plate
By arranging 7 in the divergent light emitted from the semiconductor laser 11, the outward path to the optical disk 14 is transmitted without generating diffracted light, and most of the light is collected on the optical disk 14, and the reflected light from the optical disk 14 is 1. After passing through the 波長 wavelength plate 17b, it is almost diffracted by the polarization splitting element 17a and is highly efficient.
Since the light is incident on the light beams 2 and 13, it is possible to realize an optical head having high light use efficiency on both the outward and return paths.

【００４５】図１２は請求項１１記載の光ヘッドの別の
例を示す概略構成図であり、図１２に示す光ヘッドで
は、実施例１〜１０（請求項１〜１０）で説明した中の
何れかの偏光分離素子（１または１’）からなる偏光分
離素子１７ａに１／４波長板１７ｂが一体化された構成
の１／４波長板付偏光分離素子１７がコリメートレンズ
１６と対物レンズ１５の間の平行光中に配置されている
構成であり、動作的には図１１と同様の機能をもつ。図
１２に示すように１／４波長板付偏光分離素子１７をコ
リメートレンズ１６と対物レンズ１５の間の平行光中に
配置することで、偏光分離度が向上し、より往路、復路
の光利用効率がよくなる。FIG. 12 is a schematic structural view showing another example of the optical head according to the eleventh aspect. In the optical head shown in FIG. 12, the optical head according to the first to tenth embodiments (the first to tenth aspects) will be described. A quarter-wave plate-equipped polarization splitter 17 having a configuration in which a quarter-wave plate 17b is integrated with a polarization splitter 17a composed of any one of the polarization splitters (1 or 1 ') is used for the collimator lens 16 and the objective lens 15. This is a configuration arranged in the parallel light between them, and has an operation similar to that of FIG. As shown in FIG. 12, the polarization separation element 17 is arranged in the parallel light between the collimator lens 16 and the objective lens 15 by increasing the polarization separation degree, and the light use efficiency in the forward path and the return path is improved. Will be better.

【００４６】（実施例１２）次に請求項１２の実施例に
ついて説明する。図１３に実施例１１（請求項１１）の
光ヘッドに用いる１／４波長板付偏光分離素子１７の詳
細を示す。図１３において、偏光分離素子１７ａは、透
明基板１７-4上に異方性膜の周期的格子構造１７-3が形
成され、その上に対向透明基板１７-4’が透明な等方性
接着層１７-5で接着されている構成（図１０と同様の構
成）となっており、この偏光分離素子１７ａの対向透明
基板１７-4’上には、前述の１／４波長板１７ｂとし
て、水晶あるいはＬｉＮｂＯ₃ などの複屈折性結晶で作
成された１／４波長板１７-1が接着により一体化されて
いる。(Twelfth Embodiment) Next, a twelfth embodiment will be described. FIG. 13 shows details of the polarization beam splitter 17 with a 波長 wavelength plate used in the optical head of the eleventh embodiment (claim 11). In FIG. 13, a polarization separation element 17a has a periodic lattice structure 17-3 of an anisotropic film formed on a transparent substrate 17-4, on which an opposing transparent substrate 17-4 'is a transparent isotropic adhesive. The structure is similar to the structure shown in FIG. 10 in which the layers are bonded by a layer 17-5. On the opposing transparent substrate 17-4 'of the polarization beam splitter 17a, the above-described quarter-wave plate 17b is formed. A quarter wave plate 17-1 made of quartz or birefringent crystal such as LiNbO ₃ is integrated by bonding.

【００４７】また、図１４は実施例１１（請求項１１）
の光ヘッドに用いる１／４波長板付偏光分離素子１７の
別の実施例を示す図であり、この例では図１３の対向透
明基板１７-4’を省略し（すなわち偏光分離素子を図１
と同様の構成とし）、１／４波長板１７-1を異方性膜の
周期的格子構造17−３に直接、等方性接着層１７-2で接
着し一体化したものである。FIG. 14 shows an eleventh embodiment.
FIG. 14 is a view showing another embodiment of the polarizing beam splitter 17 with a 板 wavelength plate used for the optical head of FIG. 13. In this example, the opposing transparent substrate 17-4 ′ of FIG.
In this case, the 波長 wavelength plate 17-1 is bonded directly to the periodic lattice structure 17-3 of the anisotropic film with the isotropic adhesive layer 17-2 and integrated.

【００４８】このように、本発明の偏光分離素子を光ヘ
ッドに用いるとき、往・復路の光利用効率を最大にする
には１／４波長板との組み合わせが必須であるが、図１
３または図１４のように両者を接着して一体化すること
により、光ヘッドの部品点数を減らすことができ、光ヘ
ッドのコンパクト化に寄与できる。As described above, when the polarization separation element of the present invention is used in an optical head, a combination with a quarter-wave plate is indispensable to maximize the light use efficiency in the forward and backward paths.
By bonding and integrating the two as shown in FIG. 3 or FIG. 14, the number of components of the optical head can be reduced, which can contribute to the downsizing of the optical head.

【００４９】（実施例１３）次に請求項１３の実施例に
ついて説明する。図１５は実施例１１（請求項１１）の
光ヘッドに用いる１／４波長板付偏光分離素子１７のさ
らに別の実施例を示す図である。図１５において、偏光
分離素子１７ａは、透明基板１７-4上に異方性膜の周期
的格子構造１７-3が形成され、その上に対向透明基板１
７-4’が透明な等方性接着層１７-5で接着されている構
成（図１０と同様の構成）となっており、この偏光分離
素子１７ａの対向透明基板１７-4’の上面には、前述の
１／４波長板１７ｂに相当するものとして、異方性膜を
用いた１／４波長膜１７-6が装荷成膜されている。(Thirteenth Embodiment) Next, a thirteenth embodiment will be described. FIG. 15 is a view showing still another embodiment of the polarization beam splitter 17 with a 波長 wavelength plate used in the optical head according to the eleventh embodiment (claim 11). In FIG. 15, a polarization separation element 17a has a periodic lattice structure 17-3 of an anisotropic film formed on a transparent substrate 17-4.
7-4 'is adhered by a transparent isotropic adhesive layer 17-5 (the same structure as in FIG. 10), and the polarized light separating element 17a is provided on the upper surface of the opposing transparent substrate 17-4'. Is a loaded は wavelength film 17-6 using an anisotropic film, which corresponds to the １ ／ wavelength plate 17b described above.

【００５０】この異方性膜を用いた１／４波長膜１７-6
としては、実施例７で説明した無機誘電体の斜め蒸着に
よる異方性膜、あるいは実施例８で説明した有機物を配
向膜上に真空蒸着して配向させた異方性膜などが用いら
れる。また、異方性膜の複屈折をΔｎとし、膜厚をｄと
すると、 Δｎ・ｄ＝(ｍ＋１／４)λ ・・・(16) （ｍ＝０，１，２，・・・）が成り立つように膜厚を設
定する。A quarter-wave film 17-6 using this anisotropic film
For example, an anisotropic film formed by oblique deposition of an inorganic dielectric described in Example 7 or an anisotropic film formed by vacuum-depositing and orienting an organic substance described in Example 8 on an alignment film is used. When the birefringence of the anisotropic film is Δn and the film thickness is d, Δn · d = (m + ／) λ (16) (m = 0, 1, 2,...) The film thickness is set so as to be satisfied.

【００５１】本実施例により、１／４波長板として高価
な光学結晶を用いる必要がなく、大面積に低コストに１
／４波長膜が形成できる。According to the present embodiment, it is not necessary to use an expensive optical crystal as a quarter-wave plate, and a large area can be realized at low cost.
A 波長 wavelength film can be formed.

【００５２】（実施例１４）次に請求項１４の実施例に
ついて説明する。図１６は請求項１４記載の光ヘッドの
一例を示す概略構成図であり、本発明の偏光分離素子を
用いた光ヘッドの別の実施例を示している。図１６に示
す光ヘッドの光学系の構成は図１１と同じであるが、半
導体レーザ１１及び光検出器１２，１３を一体的にパッ
ケージ１８の中に封入し、そのパッケージ１８中には乾
燥Ｎ₂ ガスを充填し耐候性を向上している。さらにこの
パッケージ１８の上面には、偏光分離素子１７ａと１／
４波長板１７ｂを一体化した１／４波長板付偏光分離素
子１７を接着して一体化させてある。(Embodiment 14) A fourteenth embodiment will now be described. FIG. 16 is a schematic structural view showing an example of the optical head according to claim 14, showing another embodiment of the optical head using the polarization splitting element of the present invention. The configuration of the optical system of the optical head shown in FIG. 16 is the same as that of FIG. 11, except that the semiconductor laser 11 and the photodetectors 12 and 13 are integrally enclosed in a package 18 and the package 18 contains dry N Filled with ₂ gases to improve weather resistance. Further, on the upper surface of the package 18, the polarization separation element 17a and 1 /
The polarization separating element 17 with a 波長 wavelength plate, in which the four wavelength plate 17b is integrated, is bonded and integrated.

【００５３】図１７は請求項１４記載の光ヘッドの別の
例を示す概略構成図であり、図１６のコリメートレンズ
１６を省略して対物レンズ１５’が有限系の集光を行う
場合を示しており、他の構成は同じである。FIG. 17 is a schematic structural view showing another example of the optical head according to claim 14, showing a case where the collimating lens 16 of FIG. 16 is omitted and the objective lens 15 'performs finite system light focusing. The other configuration is the same.

【００５４】図１６、図１７のように、半導体レーザ１
１、光検出器１２，１３、１／４波長板付偏光分離素子
１７をパッケージ１８により一体化させると、光学系
の部品点数が減らせ、構成がシンプルになる、光ヘッ
ド組立ての際の調整個所を減らせ、組立て調整が簡単に
なる、主要部が一体化しているので使用時の環境、
温、湿度の変化に対し光学系の特性変化を少なくでき
る、などの特徴をもつ。As shown in FIGS. 16 and 17, the semiconductor laser 1
1. When the photodetectors 12, 13 and the polarization separating element 17 with a quarter-wave plate are integrated by a package 18, the number of parts of the optical system can be reduced and the configuration can be simplified. The environment at the time of use, because the main parts are integrated,
It has such features that the change in the characteristics of the optical system can be reduced with respect to changes in temperature and humidity.

【００５５】図１８は請求項１４記載の光ヘッドのさら
に別の例を示す概略構成図であり、図１２に示した光ヘ
ッドと同様の構成の光学系について、半導体レーザ１１
と光検出器１２，１３を１つのパッケージ１８'に一体
的に装荷した構成を示す。図１８に示す光ヘッドでは、
全部が個別部品の図１２の光ヘッドに比べ、光源１１と
光検出器１２，１３をパッケージ１８'に一体化してい
るため、前述の，，の特徴をもっている。その程
度は図１６，１７の構成に比べて特徴が劣るが、他の
特徴，は同様である。FIG. 18 is a schematic structural view showing still another example of the optical head according to the fourteenth aspect. In the optical system having the same configuration as that of the optical head shown in FIG.
And the photodetectors 12 and 13 are integrally loaded in one package 18 '. In the optical head shown in FIG.
The light source 11 and the photodetectors 12, 13 are integrated into the package 18 'as compared with the optical head shown in FIG. The degree of the feature is inferior to the configuration of FIGS. 16 and 17, but the other features are the same.

【００５６】（実施例１５）次に請求項１５の実施例に
ついて説明する。図１９は請求項１５記載の光ヘッドの
一例を示す概略構成図である。この光ヘッドは、波長の
異なる２個の半導体レーザからなる光源１１，１１’
と、その光源１１，１１’と光ディスク１４（または１
４’）の間に配置された対物レンズ１５と、光源１１，
１１’と対物レンズ１５の間に配置された偏光分離素子
１７ａと１／４波長板１７ｂを一体化した１／４波長板
付偏光分離素子１７と、該１／４波長板付偏光分離素子
１７による回折光を検出する複数の光検出器１２，１
２’，１３，１３’を備えている。また、図１９の例で
は、１／４波長板付偏光分離素子１７と対物レンズ１５
の間にコリメートレンズ１６が配置されている。(Embodiment 15) An embodiment according to claim 15 will now be described. FIG. 19 is a schematic structural view showing an example of the optical head according to claim 15. The optical head includes light sources 11 and 11 'each including two semiconductor lasers having different wavelengths.
And the light sources 11, 11 'and the optical disk 14 (or 1
4 ′), the objective lens 15 and the light source 11,
A polarization separating element 17 with a 1/4 wavelength plate in which a polarization separating element 17a and a 1/4 wavelength plate 17b arranged between 11 'and the objective lens 15 are integrated, and diffraction by the polarization separating element 17 with the 1/4 wavelength plate. A plurality of photodetectors 12, 1 for detecting light
2 ′, 13, 13 ′. In the example of FIG. 19, the polarization beam splitter 17 with a quarter-wave plate and the objective lens 15 are used.
A collimating lens 16 is disposed between the two.

【００５７】本実施例は、光ヘッドに波長の異なる光源
を２個用い、光学系を共通的に用いる構成である。これ
は現在の光ディスクシステムで、波長λ＝７８０ｎｍで
読み出すことを前提にした追記型ＣＤであるＣＤ−Ｒ
（ＣＤ−Ｒecordable)と、波長λ＝６５０ｎｍで記録再
生を行う追記型ＤＶＤのＤＶＤ−Ｒや、書き換え型ＤＶ
ＤのＤＶＤ−ＲＡＭの２種類の波長を、一つの光ヘッド
で互換的に使用する場合などがこれにあたる。In this embodiment, two light sources having different wavelengths are used for the optical head, and the optical system is commonly used. This is a write-once CD-R which is a current optical disk system and is assumed to be read at a wavelength λ = 780 nm.
(CD-Recordable), a write-once DVD-R that performs recording and reproduction at a wavelength λ = 650 nm, and a rewritable DV.
This corresponds to a case where two types of wavelengths of the DVD-RAM of D are used interchangeably by one optical head.

【００５８】図１９において、２個の半導体レーザ光源
のうち、半導体レーザ１１は例えば発振波長λ₁＝６５
０ｎｍであり、半導体レーザ１１’は発振波長λ₂＝７
８０ｎｍである。光ヘッドの光学系中の１／４波長板付
偏光分離素子１７、コリメートレンズ１６、対物レンズ
１５は両波長に対して共通的に使われる。また、光ディ
スク１４はＤＶＤなどの薄基板の媒体、光ディスク１
４’はＣＤなどの厚基板の媒体である。尚、図１９中、
半導体レーザ１１の短波長の光線は実線で光路を示し、
半導体レーザ１１’の長波長の光線は破線で示す。In FIG. 19, of the two semiconductor laser light sources, the semiconductor laser 11 has an oscillation wavelength λ ₁ = 65, for example.
0 nm, and the semiconductor laser 11 ′ has an oscillation wavelength λ ₂ = 7.
80 nm. In the optical system of the optical head, the polarization separating element 17 with a quarter wavelength plate, the collimating lens 16 and the objective lens 15 are commonly used for both wavelengths. The optical disk 14 is a medium having a thin substrate such as a DVD,
4 'is a medium of a thick substrate such as a CD. In FIG. 19,
The short-wavelength light of the semiconductor laser 11 indicates the optical path by a solid line,
The long-wavelength light beam of the semiconductor laser 11 'is shown by a broken line.

【００５９】半導体レーザ１１からの短波長の光線は薄
基板のＤＶＤ系媒体である光ディスク１４に集光し、半
導体レーザ１１’からの長波長の光線は厚基板のＣＤ系
媒体である光ディスク１４’に集光する。各光ディスク
からの反射光は元の光路を逆行するが、１／４波長板付
偏光分離素子１７の偏光分離素子１７ａで回折後は光路
が大きく分かれる。すなわち、短波長のλ₁に対する回
折角より長波長のλ₂に対する回折角が大きくなるの
で、λ₁よりもλ₂の方が外側に回折される。そこで内側
に短波長のλ₁用の光検出器１２，１３が配置され、外
側に長波長のλ₂用の光検出器１２’，１３’が配置さ
れ、各々の波長光を検出する。The short-wavelength light from the semiconductor laser 11 is focused on an optical disk 14 which is a DVD medium having a thin substrate, and the long-wavelength light from the semiconductor laser 11 'is an optical disk 14' which is a CD medium having a thick substrate. Focus on The reflected light from each optical disk travels backward in the original optical path, but the optical path is largely split after being diffracted by the polarization separation element 17a of the polarization separation element 17 with a quarter-wave plate. That is, since the diffraction angle for lambda ₂ of longer wavelength than the diffraction angle with respect to lambda ₁ of the short wavelength is increased, lambda ₁ is more of lambda ₂ than is diffracted to the outside. Therefore, the photodetectors 12 and 13 for short wavelength λ ₁ are disposed inside, and the photodetectors 12 ′ and 13 ′ for long wavelength λ ₂ are disposed outside to detect each wavelength light.

【００６０】図１９の光ヘッドに用いる偏光分離素子
は、例えば短波長のλ₁に対して前述の式(3)，(4)ある
いは式(5)，(6)を満足するようにしておくことにより、
λ₁に対して往復の光利用効率を最大にできる。長波長
のλ₂に対しては最適条件から外れるので、往復の光利
用効率はλ₁よりは減少する。しかし、λ₁の光でＤＶＤ
−ＲＡＭの記録、再生を行い、λ₂の光でＣＤ，ＣＤ−
Ｒの再生を行うような場合、λ₁に対しては高効率が要
求されるが、λ₂に対しては再生のみなので、必ずしも
高効率でなくても問題ない。このように用途に応じて使
い分けることにより問題なく適用できる。The polarization splitting element used in the optical head shown in FIG. 19 satisfies the above formulas (3) and (4) or the formulas (5) and (6) for, for example, λ _{1 having a} short wavelength. By doing
reciprocating the light use efficiency can be maximized with respect to lambda _1. Since the wavelength is out of the optimum condition for the long wavelength λ ₂ , the round trip light use efficiency is lower than λ ₁ . However, DVD at λ ₁ of light
Record of -RAM, performs a playback, CD at λ ₂ of light, CD-
In the case of performing the reproduction of R, high efficiency is required for λ ₁ , but since only λ ₂ is reproduced, there is no problem if the efficiency is not necessarily high. In this way, it can be applied without any problem by properly using it according to the application.

【００６１】また上記とは逆に、長波長のλ₂に対して
前述の式(3)，(4)あるいは式(5)，(6)を満足するように
しておくと、長波長のλ₂で記録、再生し（ＣＤ−Ｒ、
あるいはＣＤ−ＲＷ（ＣＤ−Ｒewritable)）、短波長の
λ₁は再生のみ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）のような使い方に適
用できる。On the contrary, if the above-mentioned expressions (3) and (4) or the expressions (5) and (6) are satisfied with respect to the long wavelength λ ₂ , ₂ to record and play back (CD-R,
Alternatively, CD-RW (CD-Rewritable) and short wavelength λ ₁ can be applied to usage such as reproduction only (DVD-ROM).

【００６２】以上のように、本実施例（請求項１５）に
より、対応波長の異なる複数の光ディスクを一つの光ヘ
ッドで記録、再生できるようになり、光ディスクドライ
ブの小型化、低コスト化に貢献することができる。As described above, according to the present embodiment (claim 15), a plurality of optical disks having different corresponding wavelengths can be recorded and reproduced by one optical head, which contributes to downsizing and cost reduction of the optical disk drive. can do.

【００６３】（実施例１６）次に請求項１６の実施例に
ついて説明する。図２０は請求項１６記載の光ヘッドの
一例を示す概略構成図である。この光ヘッドは、図１９
に示した波長の異なる２個の半導体レーザ光源を用いた
光ヘッドと光学系の部品構成及び動作は同じであるが、
波長λ₁の半導体レーザ１１とそれに対応する光検出器
１２，１３、及び波長λ₂の半導体レーザ１１’とそれ
に対応する光検出器１２’，１３’を１つのパッケージ
１８''に一体実装し、さらにパッケージ１８''の上面に
１／４波長板付偏光分離素子１７を接着して一体化した
ものである。本構成により、２波長を用いた光ヘッドが
簡易構成となり、また組付け調整箇所が減って組付けが
楽になり、また主要部を一体化したため、周囲の温、湿
度の変化に対し、光学系の安定性が増すようになる。(Embodiment 16) Next, an embodiment of claim 16 will be described. FIG. 20 is a schematic structural view showing an example of the optical head according to claim 16. This optical head is shown in FIG.
Although the optical head using two semiconductor laser light sources having different wavelengths and the optical system have the same component configuration and operation,
The semiconductor laser 11 having the wavelength λ ₁ and the corresponding photodetectors 12 and 13 and the semiconductor laser 11 ′ having the wavelength λ ₂ and the corresponding photodetectors 12 ′ and 13 ′ are integrally mounted on one package 18 ″. Further, a polarization separating element 17 with a １ ／ wavelength plate is bonded and integrated on the upper surface of the package 18 ″. With this configuration, the optical head using two wavelengths is simplified, the number of adjustment parts is reduced, the assembling becomes easier, and the main part is integrated. Is increased in stability.

【００６４】（実施例１７）次に請求項１７の実施例に
ついて説明する。図２１は請求項１７記載の光ヘッドの
一例を示す概略要部構成図である。実施例１５（請求項
１５）あるいは実施例１６（請求項１６）に示した光ヘ
ッドにおいては、２つの半導体レーザ１１及び１１’は
光ヘッド光学系の光軸と垂直方向には離れて配置されて
いるが、図２１に示すように、光軸方向においては距離
ΔＺだけ互いにずらして配置される。すなわち、図１９
や図２０に示されているように、基板厚の異なる２枚の
光ディスク１４，１４’では光軸方向の集光位置にずれ
があるため、図２１のように２つの半導体レーザ１１，
１１’を光軸方向に距離ΔＺだけ互いにずらして配置す
ることにより、２枚の光ディスク１４，１４’に合わせ
て集光位置を調整でき、対物レンズのフォーカスサーボ
系等に負担をかけずに、同一光学系を用いて基板厚の異
なる２枚の光ディスク１４，１４’に対して良好な集光
性能を得ることができる。(Embodiment 17) An embodiment according to claim 17 will now be described. FIG. 21 is a schematic structural view showing an example of an optical head according to a seventeenth aspect. In the optical head according to the fifteenth embodiment (claim 15) or the sixteenth embodiment (claim 16), the two semiconductor lasers 11 and 11 'are arranged apart from each other in the direction perpendicular to the optical axis of the optical head optical system. However, as shown in FIG. 21, they are arranged shifted from each other by a distance ΔZ in the optical axis direction. That is, FIG.
As shown in FIG. 20 and FIG. 20, the two optical discs 14 and 14 ′ having different substrate thicknesses have different light-condensing positions in the optical axis direction.
By arranging 11 ′ at a distance ΔZ from each other in the optical axis direction, the focusing position can be adjusted according to the two optical discs 14 and 14 ′, without burdening the focus servo system of the objective lens and the like. Using the same optical system, good light-collecting performance can be obtained for two optical disks 14, 14 'having different substrate thicknesses.

【００６５】[0065]

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、偏光分離素子の構成を、透明基板上に入射
光の異なる振動面に対し屈折率が異なる異方性膜が周期
的格子として装荷され、さらにその上に等方性のオーバ
ーコート層が被覆されており、入射光の直交する偏光を
０次光と回折光に分離する構成としたので、従来技術に
よる偏光分離素子（ＬｉＮｂＯ₃ を基板として用いこれ
に周期的パターンでプロトン交換を施した構造等）に比
べて、構成の簡易な、作製に時間のかからない、低コス
トな偏光分離素子を提供することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the configuration of the polarization splitting element is such that an anisotropic film having a different refractive index with respect to a vibrating surface having different incident light has a periodic structure on a transparent substrate. The conventional polarization splitting device is configured as a conventional grating, which is loaded as a static grating, and further covered with an isotropic overcoat layer, and is configured to separate orthogonal polarization of incident light into zero-order light and diffracted light. As compared with (such as a structure in which LiNbO ₃ is used as a substrate and proton exchange is performed on the substrate in a periodic pattern), it is possible to provide a low-cost polarization separation element having a simple configuration, requiring no time for manufacturing.

【００６６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の偏光分離素子において、偏光分離動作として格子ベ
クトル方向に振動する偏光成分を直進透過光、これと垂
直方向に振動する偏光成分を回折光として分離させる際
に、最大偏光分離度を出す条件を提示したので、偏光分
離素子に最大の偏光分離度をもたせることができる。According to the second aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the first aspect, as a polarization splitting operation, a polarized light component oscillating in a lattice vector direction is transmitted straight through, and a polarized light component oscillating in a direction perpendicular thereto is transmitted. Since the condition for obtaining the maximum polarization separation degree is provided when the light is separated as the diffracted light, the polarization separation element can be provided with the maximum polarization separation degree.

【００６７】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の偏光分離素子において、偏光分離動作として格子ベ
クトル方向に振動する偏光成分を回折光、これと垂直方
向に振動する偏光成分を直進透過光として分離させる際
に、最大偏光分離度を出す条件を提示したので、偏光分
離素子に最大の偏光分離度をもたせることができる。According to the third aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the first aspect, a polarized light component oscillating in a lattice vector direction is diffracted light, and a polarized light component oscillating in a direction perpendicular thereto is straightened as a polarization separating operation. Since the conditions for obtaining the maximum degree of polarization separation when the light is separated as transmitted light are presented, the polarization separation element can have the maximum degree of polarization separation.

【００６８】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の偏光分離素子において、等方性オーバーコート層が
凹凸状であっても偏光分離素子として機能できる素子形
態を提供することができる。According to the fourth aspect of the present invention, there can be provided an element form which can function as a polarization splitting element in the polarization splitting element according to the first aspect even if the isotropic overcoat layer has an uneven shape. .

【００６９】請求項５記載の発明によれば、請求項４記
載の偏光分離素子において、偏光分離動作として格子ベ
クトル方向に振動する偏光成分を直進透過光、これと垂
直方向に振動する偏光成分を回折光として分離させる際
に、最大偏光分離度を出す条件を提示したので、偏光分
離素子に最大の偏光分離度をもたせることができる。According to the fifth aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the fourth aspect, a polarized light component oscillating in the direction of the lattice vector is transmitted straight through as a polarized light separating operation, and a polarized light component oscillated in a direction perpendicular to the light is transmitted. Since the condition for obtaining the maximum polarization separation degree is provided when the light is separated as the diffracted light, the polarization separation element can be provided with the maximum polarization separation degree.

【００７０】請求項６記載の発明によれば、請求項４記
載の偏光分離素子において、偏光分離動作として格子ベ
クトル方向に振動する偏光成分を回折光、これと垂直方
向に振動する偏光成分を直進透過光として分離させる際
に、最大偏光分離度を出す条件を提示したので、偏光分
離素子に最大の偏光分離度をもたせることができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the polarization beam splitting device according to the fourth aspect, a polarized light component oscillating in the lattice vector direction is diffracted light, and a polarized light component oscillating in the vertical direction is straightened as the polarization separating operation. Since the conditions for obtaining the maximum degree of polarization separation when the light is separated as transmitted light are presented, the polarization separation element can have the maximum degree of polarization separation.

【００７１】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
６の何れかに記載の偏光分離素子において、無機物質の
斜め蒸着により形成した異方性膜を用いるので、真空蒸
着法により簡便に、大面積に、低コストで異方性膜を形
成できる。According to the invention of claim 7, claims 1 to 1
6. In the polarized light separating element according to any one of the above items 6, since an anisotropic film formed by oblique evaporation of an inorganic substance is used, an anisotropic film can be easily formed over a large area at low cost by a vacuum evaporation method.

【００７２】請求項８記載の発明によれば、請求項１〜
６の何れかに記載の偏光分離素子において、有機物質を
配向して形成した異方性膜を用いるので、請求項７とは
別の方法による真空蒸着法により簡便に、大面積に、低
コストで異方性膜を形成できる。According to the invention described in claim 8, claims 1 to
7. The polarizing beam splitter according to claim 6, wherein an anisotropic film formed by orienting an organic substance is used. Can form an anisotropic film.

【００７３】請求項９記載の発明によれば、請求項１〜
８の何れかに記載の偏光分離素子において、比較的簡易
な工程で長時間かけずに作製できる偏光分離素子を提供
することができる。According to the ninth aspect of the present invention, claims 1 to 1
8 can provide a polarization beam splitting element that can be manufactured in a relatively simple process without taking a long time.

【００７４】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
〜９の何れかに記載の偏光分離素子において、接着によ
り等方性オーバーコート層が形成でき、等方性オーバー
コート層の平坦化が容易で安定的に作成できる。According to the tenth aspect, the first aspect is provided.
In the polarization beam splitting element according to any one of the above items 9 to 9, an isotropic overcoat layer can be formed by bonding, and the isotropic overcoat layer can be easily and stably formed.

【００７５】請求項１１記載の発明によれば、請求項１
〜１０の何れかに記載の偏光分離素子を適用した、簡易
構成で、高光利用効率の光ヘッドを提供することができ
る。According to the eleventh aspect of the present invention, the first aspect is provided.
An optical head having a simple configuration and high light use efficiency, to which the polarization separation element described in any one of (1) to (10) is applied, can be provided.

【００７６】請求項１２記載の発明によれば、請求項１
１記載の光ヘッドに用いる偏光分離素子を、請求項１〜
１０の何れかに記載の偏光分離素子と１／４波長板を接
着一体化した構成としたことにより、光ヘッドの構成の
簡易化に寄与することができる。According to the twelfth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
The polarizing beam splitter used in the optical head according to claim 1,
By adopting a configuration in which the polarization beam splitter described in any one of 10 and the quarter-wave plate is bonded and integrated, it is possible to contribute to simplification of the configuration of the optical head.

【００７７】請求項１３記載の発明によれば、請求項１
１記載の光ヘッドに用いる偏光分離素子を、請求項１〜
１０の何れかに記載の偏光分離素子上に異方性膜を用い
た１／４波長膜を形成した構成としたので、１／４波長
板を光学結晶ではなく異方性膜で実現して、光ヘッドの
より低コスト化、構成の簡易化に寄与することができ
る。According to the thirteenth aspect of the present invention, the first aspect
The polarizing beam splitter used in the optical head according to claim 1,
10. Since a 1/4 wavelength film using an anisotropic film is formed on the polarized light separating element according to any of 10 above, the 1/4 wavelength plate is realized by an anisotropic film instead of an optical crystal. This can contribute to lower cost of the optical head and simplification of the configuration.

【００７８】請求項１４記載の発明によれば、請求項１
１記載の光ヘッドにおいて、少なくとも光源と光検出
器、あるいは光源と光検出器と偏光分離素子を、パッケ
ージにより一体化したので、より簡易構成で、小型、組
付け調整のし易い、高安定な光ヘッドを提供することが
できる。According to the invention of claim 14, according to claim 1,
In the optical head described in 1, the light source and the photodetector or the light source, the photodetector and the polarization splitting element are integrated by a package, so that the optical head has a simpler configuration, is smaller, is easier to assemble and adjust, and has higher stability. An optical head can be provided.

【００７９】請求項１５記載の発明によれば、異なる波
長を持つ複数の光源と、請求項１〜１０の何れかに記載
の偏光分離素子あるいは請求項１２または１３記載の偏
光分離素子を用い、光学系を共用したことにより、複数
の波長を持つ光ヘッドを実現することができる。According to a fifteenth aspect of the present invention, a plurality of light sources having different wavelengths and the polarization splitting element according to any one of the first to tenth aspects or the polarization splitting element according to the twelfth or thirteenth aspect are used. By sharing the optical system, an optical head having a plurality of wavelengths can be realized.

【００８０】請求項１６記載の発明によれば、請求項１
５記載の光ヘッドにおいて、少なくとも複数の光源と複
数の光検出器、あるいは複数の光源と複数の光検出器と
偏光分離素子を、パッケージにより一体化したので、よ
り簡易構成で、小型、組付け調整のし易い、高安定な光
ヘッドを提供することができる。According to the sixteenth aspect, according to the first aspect,
5. In the optical head according to 5, since at least a plurality of light sources and a plurality of photodetectors, or a plurality of light sources, a plurality of photodetectors and a polarization separation element are integrated by a package, a simpler configuration, smaller size, and assembling are achieved. A highly stable optical head that can be easily adjusted can be provided.

【００８１】請求項１７記載の発明によれば、請求項１
５または１６記載の光ヘッドにおいて、波長の異なる複
数の光源の出射面が、光ヘッド光学系の光軸方向に互い
にずれて配置されているので、基板厚さの異なる光ディ
スク媒体に対しても良好な集光性能を確保することがで
きる。According to the seventeenth aspect, according to the first aspect,
In the optical head described in 5 or 16, the emission surfaces of the plurality of light sources having different wavelengths are arranged so as to be shifted from each other in the optical axis direction of the optical head optical system. High light-collecting performance can be ensured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】請求項１記載の偏光分離素子の構成例を示す断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a polarization beam splitter according to claim 1.

【図２】図１に示す偏光分離素子の動作の実施例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the operation of the polarization beam splitter shown in FIG.

【図３】図１に示す偏光分離素子の動作の別の実施例を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the operation of the polarization beam splitter shown in FIG.

【図４】図１に示す偏光分離素子の要部を部分的に拡大
して示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a main part of the polarization separation element shown in FIG. 1 in an enlarged manner.

【図５】請求項１記載の偏光分離素子の別の構成例を示
す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing another configuration example of the polarization beam splitting device according to the first embodiment.

【図６】請求項４記載の偏光分離素子の構成例を示す部
分断面図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing a configuration example of a polarization beam splitter according to claim 4;

【図７】請求項７の実施例を示す図であって斜め蒸着膜
の形成方法の説明図である。FIG. 7 is a view showing an embodiment of claim 7, and is an explanatory view of a method for forming an obliquely deposited film.

【図８】請求項８の実施例を示す図であって有機異方性
膜の形成方法の説明図である。FIG. 8 is a view showing an embodiment of claim 8, and is an explanatory view of a method of forming an organic anisotropic film.

【図９】請求項９記載の偏光分離素子の作製工程の説明
図である。FIG. 9 is an explanatory view of a manufacturing process of the polarization beam splitter according to claim 9;

【図１０】請求項１０記載の偏光分離素子の構成例を示
す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration example of the polarization beam splitter according to claim 10;

【図１１】請求項１１記載の光ヘッドの一例を示す概略
構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical head according to claim 11;

【図１２】請求項１１記載の光ヘッドの別の例を示す概
略構成図である。FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing another example of the optical head according to claim 11;

【図１３】請求項１２記載の偏光分離素子の構成例を示
す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration example of the polarization beam splitter according to claim 12;

【図１４】請求項１２記載の偏光分離素子の別の構成例
を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the polarization beam splitter according to claim 12;

【図１５】請求項１３記載の偏光分離素子の構成例を示
す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration example of the polarization beam splitter according to claim 13;

【図１６】請求項１４記載の光ヘッドの一例を示す概略
構成図である。FIG. 16 is a schematic configuration diagram showing an example of the optical head according to claim 14;

【図１７】請求項１４記載の光ヘッドの別の例を示す概
略構成図である。FIG. 17 is a schematic configuration diagram showing another example of the optical head according to claim 14;

【図１８】請求項１４記載の光ヘッドのさらに別の例を
示す概略構成図である。FIG. 18 is a schematic structural view showing still another example of the optical head according to claim 14;

【図１９】請求項１５記載の光ヘッドの一例を示す概略
構成図である。FIG. 19 is a schematic configuration diagram showing an example of the optical head according to claim 15;

【図２０】請求項１６記載の光ヘッドの一例を示す概略
構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing an example of the optical head according to claim 16;

【図２１】請求項１７記載の光ヘッドの一例を示す概略
要部構成図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing an example of an optical head according to claim 17;

【図２２】従来技術の一例を示す図であって、複屈折回
折格子型偏光子の構造例を示す図である。FIG. 22 is a diagram illustrating an example of a conventional technique, and is a diagram illustrating a configuration example of a birefringent diffraction grating polarizer.

【図２３】従来技術の別の例を示す図であって、偏光分
離素子の構造例を示す図である。FIG. 23 is a diagram illustrating another example of the related art, and is a diagram illustrating a configuration example of a polarization separation element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１，１’，１７ａ：偏光分離素子 ２，１７-4：透明基板 ３，１７-3：異方性膜 ３’：有機異方性膜 ４，４’：等方性オーバーコート層 ５：配向膜 ６：フォトレジスト ７，１７-2，１７-5：等方性接着層 ８，１７-4’：透明対向基板 １１，１１’：半導体レーザ １２，１２’，１３，１３’：光検出器 １４，１４’：光ディスク １５：対物レンズ １６：コリメートレンズ １７：１／４波長板付偏光分離素子 １７ｂ：１／４波長板 １７-1：複屈折性結晶からなる１／４波長板 １７-6：１／４波長膜 １８，１８’，１８''：パッケージ 1, 1 ', 17a: polarized light separating element 2, 17-4: transparent substrate 3, 17-3: anisotropic film 3': organic anisotropic film 4, 4 ': isotropic overcoat layer 5: orientation Film 6: Photoresist 7, 17-2, 17-5: Isotropic adhesive layer 8, 17-4 ': Transparent counter substrate 11, 11': Semiconductor laser 12, 12 ', 13, 13': Photodetector 14, 14 ': Optical disk 15: Objective lens 16: Collimating lens 17: Polarization separation element with quarter-wave plate 17b: Quarter-wave plate 17-1: Quarter-wave plate made of birefringent crystal 17-6: Quarter-wavelength film 18, 18 ', 18' ': Package

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】直交する２つの偏光成分を分離するため、
透明基板上に入射光の異なる振動面に対し屈折率が異な
る異方性膜が周期的格子として装荷され、さらにその上
に等方性のオーバーコート層が被覆されており、入射光
の直交する偏光を０次光と回折光に分離することを特徴
とする偏光分離素子。In order to separate two orthogonal polarization components,
Anisotropic films with different refractive indices for different vibrating planes of incident light are loaded as periodic gratings on a transparent substrate, and an isotropic overcoat layer is further coated on the anisotropic film. A polarized light separating element for separating polarized light into zero-order light and diffracted light. 【請求項２】請求項１記載の偏光分離素子において、異
方性膜の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波に対する
屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波に対する屈折率を
ｎ_sとし、等方性オーバーコート層の屈折率をｎ₁、異方
性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、光の波長をλ、ｍを
０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）
とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝ｍλ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ を略満足することを特徴とする偏光分離素子。2. The polarization separating element according to claim 1, wherein the refractive index for the polarization in the direction of the lattice vector of the periodic lattice of the anisotropic film is n _p , and the refractive index for the polarization in the direction perpendicular thereto is n _s. and then, n ₁ the refractive index of the isotropic overcoat layer, an uneven depth of the periodic grating of anisotropic membranes h, and the wavelength of light lambda, the m is a natural number of positive and negative containing 0 (m = 0, ± 1, ± 2, ...)
When the following _{conditions, (n p -n 1) h} = mλ (n s -n 1) h = (m ± 1/2) polarization separating element, characterized in that substantially satisfies the lambda. 【請求項３】請求項１記載の偏光分離素子において、異
方性膜の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波に対する
屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波に対する屈折率を
ｎ_sとし、等方性オーバーコート層の屈折率をｎ₁、異方
性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、光の波長をλ、ｍを
０を含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）
とするとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＝ｍλ を略満足することを特徴とする偏光分離素子。3. The polarization separation element according to claim 1, wherein the refractive index for the polarization in the direction of the lattice vector of the periodic lattice of the anisotropic film is n _p , and the refractive index for the polarization in the direction perpendicular thereto is n _s. and then, n ₁ the refractive index of the isotropic overcoat layer, an uneven depth of the periodic grating of anisotropic membranes h, and the wavelength of light lambda, the m is a natural number of positive and negative containing 0 (m = 0, ± 1, ± 2, ...)
When the following _{conditions, (n p -n 1) h} = (m ± 1/2) λ (n s -n 1) polarization separating element, characterized in that the h = m [lambda substantially satisfied. 【請求項４】請求項１記載の偏光分離素子において、等
方性オーバーコート層の上面が異方性膜の周期的格子と
位相の合った凹凸状となっていることを特徴とする偏光
分離素子。4. The polarization separation element according to claim 1, wherein the upper surface of the isotropic overcoat layer has an uneven shape in phase with the periodic lattice of the anisotropic film. element. 【請求項５】請求項４記載の偏光分離素子において、異
方性膜の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波に対する
屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波に対する屈折率を
ｎ_sとし、等方性オーバーコート層の屈折率をｎ₁、異方
性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、等方性オーバーコー
ト層の上面の凹凸深さをｈ₁、光の波長をλ、ｍを０を
含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）とす
るとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ を略満足することを特徴とする偏光分離素子。5. The polarization separating element according to claim 4, wherein the refractive index for the polarization in the lattice vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film is n _p , and the refractive index for the polarization in the vertical direction is n _s. The refractive index of the isotropic overcoat layer is n ₁ , the depth of the irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h, the depth of the irregularities on the top surface of the isotropic overcoat layer is h ₁ , and the wavelength of light is When λ and m are positive and negative natural numbers including 0 (m = 0, ± 1, ± 2,...), the following condition is satisfied: (n _p −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h ₁ = _{mλ (n s -n 1) h} + (n 1 -1) h 1 = (m ± 1/2) polarization separating element, characterized in that substantially satisfies the lambda. 【請求項６】請求項４記載の偏光分離素子において、異
方性膜の周期的格子の格子ベクトル方向の偏波に対する
屈折率をｎ_p、これと垂直方向の偏波に対する屈折率を
ｎ_sとし、等方性オーバーコート層の屈折率をｎ₁、異方
性膜の周期的格子の凹凸深さをｈ、等方性オーバーコー
ト層の上面の凹凸深さをｈ₁、光の波長をλ、ｍを０を
含む正負の自然数（ｍ＝０，±１，±２，・・・）とす
るとき、次の条件、 (ｎ_p−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝(ｍ±１／２)λ (ｎ_s−ｎ₁)ｈ＋(ｎ₁−１)ｈ₁＝ｍλ を略満足することを特徴とする偏光分離素子。6. The polarization separating element according to claim 4, wherein the refractive index for the polarization in the lattice vector direction of the periodic lattice of the anisotropic film is n _p , and the refractive index for the polarization in the vertical direction is n _s. The refractive index of the isotropic overcoat layer is n ₁ , the depth of the irregularities of the periodic lattice of the anisotropic film is h, the depth of the irregularities on the top surface of the isotropic overcoat layer is h ₁ , and the wavelength of light is When λ and m are positive and negative natural numbers including 0 (m = 0, ± 1, ± 2,...), the following condition is satisfied: (n _p −n ₁ ) h + (n ₁ −1) h ₁ = (m ± 1/2) λ (n s -n 1) h + (n 1 -1) polarization separating element, characterized in that substantially satisfies h ₁ = mλ. 【請求項７】請求項１から６の何れかに記載の偏光分離
素子において、無機物質の斜め蒸着により形成した異方
性膜を用いることを特徴とする偏光分離素子。7. A polarized light separating element according to claim 1, wherein an anisotropic film formed by oblique vapor deposition of an inorganic substance is used. 【請求項８】請求項１から６の何れかに記載の偏光分離
素子において、有機物質を配向して形成した異方性膜を
用いることを特徴とする偏光分離素子。8. The polarization beam splitting device according to claim 1, wherein an anisotropic film formed by orienting an organic substance is used. 【請求項９】請求項１から８の何れかに記載の偏光分離
素子において、透明基板上に形成した異方性膜の上に感
光性樹脂を装荷し、光あるいは電子線で周期パターンを
露光し、現像後、感光性樹脂をエッチングマスクとして
用い、ウェットエッチングあるいはドライエッチングで
異方性膜の周期的格子構造を形成した後、感光性樹脂を
除去し、異方性膜上部に等方性オーバーコート層を形成
して成ることを特徴とする偏光分離素子。9. The polarization separation element according to claim 1, wherein a photosensitive resin is loaded on the anisotropic film formed on the transparent substrate, and the periodic pattern is exposed by light or an electron beam. After the development, the photosensitive resin is used as an etching mask, a periodic lattice structure of the anisotropic film is formed by wet etching or dry etching, and then the photosensitive resin is removed. A polarizing beam splitter comprising an overcoat layer. 【請求項１０】請求項１から９の何れかに記載の偏光分
離素子において、等方性オーバーコート層が、透明基板
を貼り合わせる接着層であることを特徴とする偏光分離
素子。10. The polarization beam splitting device according to claim 1, wherein the isotropic overcoat layer is an adhesive layer for bonding a transparent substrate. 【請求項１１】光源と、光源と光ディスクの間に配置さ
れた対物レンズと、光源と対物レンズの間に配置された
請求項１から１０の何れかに記載の偏光分離素子と、偏
光分離素子と対物レンズの間に配置された１／４波長板
と、偏光分離素子による回折光を検出する光検出器を備
え、光源からの光を少なくとも対物レンズにより光ディ
スク面に集光し、光ディスクからの反射光を偏光分離素
子により回折分離して光検出器で検出することを特徴と
する偏光分離素子を用いた光ヘッド。11. A light source, an objective lens disposed between the light source and the optical disk, a polarization beam splitting element according to claim 1, disposed between the light source and the objective lens, and a polarization beam splitting element. A quarter-wave plate disposed between the light source and the objective lens, and a photodetector for detecting diffracted light by the polarization splitting element. At least the light from the light source is focused on the optical disc surface by the objective lens. An optical head using a polarization separation element, wherein reflected light is diffracted and separated by a polarization separation element and detected by a photodetector. 【請求項１２】請求項１１記載の光ヘッドに用いられる
偏光分離素子であって、請求項１から１０の何れかに記
載の偏光分離素子に１／４波長板が接着され一体化され
ていることを特徴とする偏光分離素子。12. A polarization separating element used in the optical head according to claim 11, wherein a quarter-wave plate is bonded to and integrated with the polarization separating element according to any one of claims 1 to 10. A polarization splitting element, characterized in that: 【請求項１３】請求項１１記載の光ヘッドに用いられる
偏光分離素子であって、請求項１から１０の何れかに記
載の偏光分離素子上に異方性膜を用いた１／４波長膜が
形成されていることを特徴とする偏光分離素子。13. A polarization separating element used in the optical head according to claim 11, wherein a quarter-wave film using an anisotropic film on the polarization separating element according to any one of claims 1 to 10. Is formed. 【請求項１４】請求項１１記載の光ヘッドにおいて、請
求項１２または１３記載の偏光分離素子を備え、少なく
とも光源と光検出器が１つのパッケージ内に実装されて
いるか、あるいは光源と光検出器が実装されたパッケー
ジに請求項１２または１３記載の偏光分離素子が接着に
より一体化されていることを特徴とする偏光分離素子を
用いた光ヘッド。14. An optical head according to claim 11, comprising the polarization separation element according to claim 12 or 13, wherein at least the light source and the photodetector are mounted in one package, or the light source and the photodetector. An optical head using a polarization beam splitting element, wherein the polarization beam splitting element according to claim 12 or 13 is integrated with a package on which is mounted by bonding. 【請求項１５】波長の異なる複数の光源と、その複数の
光源と光ディスクの間に配置された対物レンズと、複数
の光源と対物レンズの間に配置された請求項１から１０
の何れかに記載の偏光分離素子と１／４波長板、あるい
は請求項１２または１３記載の偏光分離素子と、偏光分
離素子による回折光を検出する複数の光検出器を備え、
少なくとも対物レンズにより複数の波長の異なる光をそ
れぞれ異なる光ディスク面に集光し、光ディスクからの
反射光を前記偏光分離素子により波長毎に回折分離して
波長毎の光検出器で独立に検出することを特徴とする偏
光分離素子を用いた光ヘッド。15. A plurality of light sources having different wavelengths, an objective lens disposed between the plurality of light sources and the optical disk, and an objective lens disposed between the plurality of light sources and the objective lens.
The polarization separation element and the quarter-wave plate according to any of the above, or the polarization separation element according to claim 12 or 13, comprising a plurality of light detectors for detecting the diffracted light by the polarization separation element,
At least a plurality of lights having different wavelengths are condensed on different optical disc surfaces by an objective lens, and the reflected light from the optical disc is diffracted and separated for each wavelength by the polarization separation element, and independently detected by a photodetector for each wavelength. An optical head using a polarization separation element. 【請求項１６】請求項１５記載の光ヘッドにおいて、少
なくとも複数の光源と複数の光検出器が１つのパッケー
ジ内に実装され、あるいは複数の光源と複数の光検出器
が実装されたパッケージに請求項１〜１０の何れかに記
載の偏光分離素子あるいは請求項１２または１３記載の
偏光分離素子が接着により一体化されていることを特徴
とする偏光分離素子を用いた光ヘッド。16. An optical head according to claim 15, wherein at least a plurality of light sources and a plurality of photodetectors are mounted in one package, or a package in which a plurality of light sources and a plurality of photodetectors are mounted. 14. An optical head using a polarization beam splitting element, wherein the polarization beam splitting element according to claim 1 or the polarization beam splitting element according to claim 12 or 13 is integrated by bonding. 【請求項１７】請求項１５または１６記載の光ヘッドに
おいて、波長の異なる複数の光源の出射面が、光ヘッド
光学系の光軸方向に互いにずれて配置されていることを
特徴とする偏光分離素子を用いた光ヘッド。17. An optical head according to claim 15, wherein the emission surfaces of a plurality of light sources having different wavelengths are arranged so as to be shifted from each other in the optical axis direction of the optical head optical system. Optical head using elements.