JPH1090518A - 偏光分離素子とこれを利用した光学ピックアップ装置 - Google Patents
偏光分離素子とこれを利用した光学ピックアップ装置Info
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- JPH1090518A JPH1090518A JP8241527A JP24152796A JPH1090518A JP H1090518 A JPH1090518 A JP H1090518A JP 8241527 A JP8241527 A JP 8241527A JP 24152796 A JP24152796 A JP 24152796A JP H1090518 A JPH1090518 A JP H1090518A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量産性がよく安価な偏光分離素子及びこれを
利用した光学ピックアップ装置を提供すること。 【解決手段】 光学異方性結晶体からなる3枚の平行平
板を接合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第
3の結晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に
非平行で、第1の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd
1、第2の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd2、第
3の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd3とした場合
に、ベクトルd2とベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd
2) を満たすことを特徴とする偏光分離分離素子。
利用した光学ピックアップ装置を提供すること。 【解決手段】 光学異方性結晶体からなる3枚の平行平
板を接合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第
3の結晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に
非平行で、第1の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd
1、第2の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd2、第
3の結晶体に於ける偏光分離をベクトルd3とした場合
に、ベクトルd2とベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd
2) を満たすことを特徴とする偏光分離分離素子。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記録媒体に記録
された信号を再生するための光学ピックアップ装置に係
り、特に、検光子を利用して光磁気記録媒体からの反射
光の偏波面の回転として得られる信号を検出するための
光学ピックアップ装置に関する。
された信号を再生するための光学ピックアップ装置に係
り、特に、検光子を利用して光磁気記録媒体からの反射
光の偏波面の回転として得られる信号を検出するための
光学ピックアップ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、記憶容量が大きく、書換可能な記
録媒体として光磁気記録媒体が各種の分野で利用されて
いる。
録媒体として光磁気記録媒体が各種の分野で利用されて
いる。
【0003】かかる光磁気記録媒体は、円板状の基材上
にTbCo系等の強磁性合金からなる記録層(垂直磁化
膜)と、ポリカーボネート等からなる保護層をこの順で
設けたもので、前記記録層表面にはトラッキングのため
の案内溝が螺旋状に設けられている。この光磁気記録媒
体には、信号が磁化方向(垂直上方向又は垂直下方向)
として記録されているため、記録されている情報を読み
出すためには、前記磁化方向を検出する必要がある。
にTbCo系等の強磁性合金からなる記録層(垂直磁化
膜)と、ポリカーボネート等からなる保護層をこの順で
設けたもので、前記記録層表面にはトラッキングのため
の案内溝が螺旋状に設けられている。この光磁気記録媒
体には、信号が磁化方向(垂直上方向又は垂直下方向)
として記録されているため、記録されている情報を読み
出すためには、前記磁化方向を検出する必要がある。
【0004】一般に、この磁化方向を検出する場合に
は、垂直上方向又は垂直下方向に磁化した記録層部分に
光ビームを照射し、磁気カー効果による反射光の偏波面
(光ビームの光軸と振動方向を含む面)の回転(入射方
向と磁化方向が同じ場合には右回転し、逆の場合には左
回転する)を検出している。そして、この偏波面の回転
を検出するために用いられる光学素子として、特公平4
−19522号公報又は特公平6−77351号公報に
示されているウオラストンプリズムが知られている。
は、垂直上方向又は垂直下方向に磁化した記録層部分に
光ビームを照射し、磁気カー効果による反射光の偏波面
(光ビームの光軸と振動方向を含む面)の回転(入射方
向と磁化方向が同じ場合には右回転し、逆の場合には左
回転する)を検出している。そして、この偏波面の回転
を検出するために用いられる光学素子として、特公平4
−19522号公報又は特公平6−77351号公報に
示されているウオラストンプリズムが知られている。
【0005】[光学ピックアップ装置の構成に関する説
明]上記ウオラストンプリズムを利用した光学ピックア
ップ装置について図9を参照して説明する。同図で、半
導体レーザ51から発生した光ビームは、回折格子52
で信号再生用及びフォーカスサーボ用の0次光とトラッ
キングサーボ用の±1次光に分離され、それぞれコリメ
ータレンズ53、偏光ビームスプリッタ54(光ビーム
は対物レンズ55の方向に反射する)及び対物レンズ5
5を介して光磁気記録媒体56の記録層の表面に照射さ
れる。このようにして、記録層表面に照射された光ビー
ムの反射光は、記録層の磁化方向に応じて偏波面が回転
し、対物レンズ55、偏光ビームスプリッタ54(光ビ
ームはレンズ57の方向に透過する)、レンズ57、シ
リンドリカルレンズ58、ウオラストンプリズム61を
介して、受光素子60の受光面60a上に集光し電圧信
号に変換される。
明]上記ウオラストンプリズムを利用した光学ピックア
ップ装置について図9を参照して説明する。同図で、半
導体レーザ51から発生した光ビームは、回折格子52
で信号再生用及びフォーカスサーボ用の0次光とトラッ
キングサーボ用の±1次光に分離され、それぞれコリメ
ータレンズ53、偏光ビームスプリッタ54(光ビーム
は対物レンズ55の方向に反射する)及び対物レンズ5
5を介して光磁気記録媒体56の記録層の表面に照射さ
れる。このようにして、記録層表面に照射された光ビー
ムの反射光は、記録層の磁化方向に応じて偏波面が回転
し、対物レンズ55、偏光ビームスプリッタ54(光ビ
ームはレンズ57の方向に透過する)、レンズ57、シ
リンドリカルレンズ58、ウオラストンプリズム61を
介して、受光素子60の受光面60a上に集光し電圧信
号に変換される。
【0006】ここで、上記ウオラストンプリズム61に
入射した反射光は、3つの光ビームに分離し(2つの信
号再生用光ビームと1つのフォーカスサーボ用光ビーム
に分離する)、それぞれの光強度が受光素子60で検出
される。前記3つの光ビームのうち2つの信号再生用光
ビームの分離比(光強度の比)は反射光の偏波面の回転
によって変化するので、この分離比(光強度の比)を検
出することによって記録されている信号である磁化方向
を検出することができる。
入射した反射光は、3つの光ビームに分離し(2つの信
号再生用光ビームと1つのフォーカスサーボ用光ビーム
に分離する)、それぞれの光強度が受光素子60で検出
される。前記3つの光ビームのうち2つの信号再生用光
ビームの分離比(光強度の比)は反射光の偏波面の回転
によって変化するので、この分離比(光強度の比)を検
出することによって記録されている信号である磁化方向
を検出することができる。
【0007】又、上記シリンドリカルレンズ58は、非
点較差を生じさせる光学素子であり、受光素子60の受
光面60aが焦点位置にある場合には、図10の(a)
に示したように受光面60a上に円形状のスポット71
が形成され、焦点位置からずれた場合には(a)又は
(b)に示したような楕円状のスポット72、73が形
成される。従って、上記シリンドリカルレンズにより非
点較差を与えられたフォーカスサーボ用光ビームのスポ
ット形状が円形になるように調整することにより、焦点
を合わせることができる(一般に、非点収差法と呼ばれ
ている)。
点較差を生じさせる光学素子であり、受光素子60の受
光面60aが焦点位置にある場合には、図10の(a)
に示したように受光面60a上に円形状のスポット71
が形成され、焦点位置からずれた場合には(a)又は
(b)に示したような楕円状のスポット72、73が形
成される。従って、上記シリンドリカルレンズにより非
点較差を与えられたフォーカスサーボ用光ビームのスポ
ット形状が円形になるように調整することにより、焦点
を合わせることができる(一般に、非点収差法と呼ばれ
ている)。
【0008】[ウオラストンプリズムに関する説明]次
に、上記ウオラストンプリズムについて図11、図12
を参照して詳細に説明する。
に、上記ウオラストンプリズムについて図11、図12
を参照して詳細に説明する。
【0009】図11(a)はウオラストンプリズムの斜
視図を示したもので、第1の結晶体82と第2の結晶体
83で構成されている。前記第1の結晶体82及び第2
の結晶体83には、ニオブ酸リチウム、水晶、ルチル、
方解石等の一軸結晶が用いられ、入射面S1から見たと
きに第1の結晶体82の光学軸82aと第2の結晶体8
3の光学軸83aとがなす角度は非直角となっている
(以下、第1の結晶体82の光学軸82aと第2の結晶
体83の光学軸83aとがなす角度は非直角となってい
るウオラストンプリズムを3ビームウオラストンプリズ
ムという)。
視図を示したもので、第1の結晶体82と第2の結晶体
83で構成されている。前記第1の結晶体82及び第2
の結晶体83には、ニオブ酸リチウム、水晶、ルチル、
方解石等の一軸結晶が用いられ、入射面S1から見たと
きに第1の結晶体82の光学軸82aと第2の結晶体8
3の光学軸83aとがなす角度は非直角となっている
(以下、第1の結晶体82の光学軸82aと第2の結晶
体83の光学軸83aとがなす角度は非直角となってい
るウオラストンプリズムを3ビームウオラストンプリズ
ムという)。
【0010】図11(b)は上記3ビームウオラストン
プリズム81に光ビーム84を入射(入射面S1側から
入射する)したときに、出射面S3で3つの光ビーム8
6、87、88に分離する過程を示す(図11(a)を
A方向から見ている)。ここで入射面S1から入射した
光ビーム84は第1の結晶体82で常光成分(第1の結
晶体82の光学軸82aと直交する偏波面を持つ光)と
異常光成分(第1の結晶体82の光学軸82aと平行な
偏波面を持つ光)とに分離する。前記常光成分と異常光
成分は第1の結晶体82中を同一の進行路85を進み第
2の結晶体83で、前記それぞれの偏光成分が第2の結
晶体83の光学軸83aと直交する偏波面を持つ偏波面
を持つ偏光成分と平行な偏光成分に再度分離する。
プリズム81に光ビーム84を入射(入射面S1側から
入射する)したときに、出射面S3で3つの光ビーム8
6、87、88に分離する過程を示す(図11(a)を
A方向から見ている)。ここで入射面S1から入射した
光ビーム84は第1の結晶体82で常光成分(第1の結
晶体82の光学軸82aと直交する偏波面を持つ光)と
異常光成分(第1の結晶体82の光学軸82aと平行な
偏波面を持つ光)とに分離する。前記常光成分と異常光
成分は第1の結晶体82中を同一の進行路85を進み第
2の結晶体83で、前記それぞれの偏光成分が第2の結
晶体83の光学軸83aと直交する偏波面を持つ偏波面
を持つ偏光成分と平行な偏光成分に再度分離する。
【0011】つまり、3ビームウオラストンプリズム8
1を通過した光ビームは下記の4つの成分に分離する
(以下、常光成分が感じる屈折率をnoとし異常光成分
が感じる屈折率をneとする)。
1を通過した光ビームは下記の4つの成分に分離する
(以下、常光成分が感じる屈折率をnoとし異常光成分
が感じる屈折率をneとする)。
【0012】(A)第1の結晶体中でnoを感じ、第2
の結晶体中でnoを感じた光ビーム (B)第1の結晶体中でnoを感じ、第2の結晶体中で
neを感じた光ビーム (C)第1の結晶体中でneを感じ、第2の結晶体中で
noを感じた光ビーム (D)第1の結晶体中でneを感じ、第2の結晶体中で
neを感じた光ビーム 上記(A)、(D)の光ビームは、同一の進行路を進み
フォーカスサーボ用光ビーム87となり(1つ光ビーム
になる)、(B)、(C)の光ビームのうち一方は、信
号再生用光ビーム86となり、他方は信号再生用光ビー
ム88となる。
の結晶体中でnoを感じた光ビーム (B)第1の結晶体中でnoを感じ、第2の結晶体中で
neを感じた光ビーム (C)第1の結晶体中でneを感じ、第2の結晶体中で
noを感じた光ビーム (D)第1の結晶体中でneを感じ、第2の結晶体中で
neを感じた光ビーム 上記(A)、(D)の光ビームは、同一の進行路を進み
フォーカスサーボ用光ビーム87となり(1つ光ビーム
になる)、(B)、(C)の光ビームのうち一方は、信
号再生用光ビーム86となり、他方は信号再生用光ビー
ム88となる。
【0013】図12は上記3つの光ビームの分離比を説
明するための説明図であり、図11(a)の3ビームウ
オラストンプリズム81を入射面S1側から見た場合
(図11(a)のB方向から見た場合)を示している。
明するための説明図であり、図11(a)の3ビームウ
オラストンプリズム81を入射面S1側から見た場合
(図11(a)のB方向から見た場合)を示している。
【0014】[1]光ビームの振動方向と結晶体の光学
軸のなす角度について(図12(a)) 94aは3ビームウオラストンプリズムに入射する光ビ
ームの直線偏波の方向を、92aは第1の結晶体の光学
軸を、93aは第2の結晶体の光学軸を示す。ここで、
入射する光ビームの直線偏波の方向94aと第1の結晶
体の光学軸92aのなす角度をαとし、第1の結晶体の
光学軸92aと第2の結晶体の光学軸93aのなす角度
をβとする。尚、第1の結晶体の光学軸92aと第2の
結晶体の光学軸93aは、入射面S1及び出射面S3と
平行になっている。
軸のなす角度について(図12(a)) 94aは3ビームウオラストンプリズムに入射する光ビ
ームの直線偏波の方向を、92aは第1の結晶体の光学
軸を、93aは第2の結晶体の光学軸を示す。ここで、
入射する光ビームの直線偏波の方向94aと第1の結晶
体の光学軸92aのなす角度をαとし、第1の結晶体の
光学軸92aと第2の結晶体の光学軸93aのなす角度
をβとする。尚、第1の結晶体の光学軸92aと第2の
結晶体の光学軸93aは、入射面S1及び出射面S3と
平行になっている。
【0015】[2]第1の結晶体における常光成分と異
常光成分への分離(図12(b)) 3ビームウオラストンプリズムに入射する光ビームは、
第1の結晶体の光学軸92aに平行な偏波面を持つ異常
光成分95aと第1の結晶体の光学軸92aに垂直な偏
波面を持つ常光成分95a’に分離する。ここで、3ビ
ームウオラストンプリズムに入射する光ビームの光の振
幅を1としたとき、異常光成分95aの光の振幅Aeと
常光成分95a’の光の振幅Aoは次式で得られる。
常光成分への分離(図12(b)) 3ビームウオラストンプリズムに入射する光ビームは、
第1の結晶体の光学軸92aに平行な偏波面を持つ異常
光成分95aと第1の結晶体の光学軸92aに垂直な偏
波面を持つ常光成分95a’に分離する。ここで、3ビ
ームウオラストンプリズムに入射する光ビームの光の振
幅を1としたとき、異常光成分95aの光の振幅Aeと
常光成分95a’の光の振幅Aoは次式で得られる。
【0016】Ao=sinα Ae=cosα 尚、上記異常光成分95aと常光成分95a’は第1の
結晶体中で同一の進行路を進む。
結晶体中で同一の進行路を進む。
【0017】[3]第2の結晶体における常光成分と異
常光成分への分離(図12(c)、(d)) 第1の結晶体で分離した異常光成分95aの光ビーム
は、第2の結晶体で第2の結晶体の光学軸93aに平行
な偏波面を持つ異常光成分96aと第2の結晶体の光学
軸93aに垂直な偏波面を持つ常光成分96a’に
((c)参照)、常光成分95a’の光ビームは、第2
の結晶体で第2の結晶体の光学軸93aに平行な偏波面
を持つ異常光成分97aと第2の結晶体の光学軸3aに
垂直な偏波面を持つ常光成分97a’に((d)参
照)、再度分離する。従って、上記4つの光の振幅
((A)〜(D))は次式で得られる。
常光成分への分離(図12(c)、(d)) 第1の結晶体で分離した異常光成分95aの光ビーム
は、第2の結晶体で第2の結晶体の光学軸93aに平行
な偏波面を持つ異常光成分96aと第2の結晶体の光学
軸93aに垂直な偏波面を持つ常光成分96a’に
((c)参照)、常光成分95a’の光ビームは、第2
の結晶体で第2の結晶体の光学軸93aに平行な偏波面
を持つ異常光成分97aと第2の結晶体の光学軸3aに
垂直な偏波面を持つ常光成分97a’に((d)参
照)、再度分離する。従って、上記4つの光の振幅
((A)〜(D))は次式で得られる。
【0018】 Aoo=Aocosβ=sinα・cosβ Aoe=Aosinβ=sinα・sinβ Aeo=Aesinβ=cosα・sinβ Aee=Aecosβ=cosα・cosβ Aoo:第1の結晶体中でnoを感じ、第1の結晶体中
でnoを感じた光ビームの光の振幅 Aoe:第1の結晶体中でnoを感じ、第1の結晶体中
でneを感じた光ビームの光の振幅 Aeo:第1の結晶体中でneを感じ、第1の結晶体中
でnoを感じた光ビームの光の振幅 Aee:第1の結晶体中でneを感じ、第1の結晶体中
でneを感じた光ビームの光の振幅 従って、3つの光ビームの分離比(光強度の比)は次式
で得られる。
でnoを感じた光ビームの光の振幅 Aoe:第1の結晶体中でnoを感じ、第1の結晶体中
でneを感じた光ビームの光の振幅 Aeo:第1の結晶体中でneを感じ、第1の結晶体中
でnoを感じた光ビームの光の振幅 Aee:第1の結晶体中でneを感じ、第1の結晶体中
でneを感じた光ビームの光の振幅 従って、3つの光ビームの分離比(光強度の比)は次式
で得られる。
【0019】 a:b:c=(sin2α・sin2β):(cos2β):(cos2α・sin2β)・・・(1) a、c:信号再生用光ビームの光強度 b:フォーカスサーボ用光ビームの光強度 上記式1で、2つの信号再生用光ビームの分離比(a:
c)はsin2α:cos2αで得られ、この分離比(a:c)
は、光ビームの偏波面の回転(αの変化)に応じて変化
する。従って、、2つの信号再生用光ビームの分離比
(a:c)の変化を検出することにより、偏波面の回転
を検出することができる。
c)はsin2α:cos2αで得られ、この分離比(a:c)
は、光ビームの偏波面の回転(αの変化)に応じて変化
する。従って、、2つの信号再生用光ビームの分離比
(a:c)の変化を検出することにより、偏波面の回転
を検出することができる。
【0020】又、ピックアップ装置に使用する場合、通
常、αは45°に設定されることが多く、その場合の3
つの光ビームの分離比(a:b:c)は次式で得られ
る。
常、αは45°に設定されることが多く、その場合の3
つの光ビームの分離比(a:b:c)は次式で得られ
る。
【0021】 a:b:c=(sin2β):(2cos2β):(sin2β)・・・(2) 上記式2からもわかるように、信号再生用光ビームとフ
ォーカスサーボ用光ビームの分離比(a:b)は、βに
よって決まる。従って、信号再生用光ビームとフォーカ
スサーボ用光ビームの分離比(a:b)を変えるために
は、第1の結晶体の光学軸92aと第2の結晶体の光学
軸93aのなす角度を変える必要がある。
ォーカスサーボ用光ビームの分離比(a:b)は、βに
よって決まる。従って、信号再生用光ビームとフォーカ
スサーボ用光ビームの分離比(a:b)を変えるために
は、第1の結晶体の光学軸92aと第2の結晶体の光学
軸93aのなす角度を変える必要がある。
【0022】尚、以上に説明したように3ビームウオラ
ストンプリズムを用いなくても、従来から知られている
2ビームウオラストンプリズム(第1の結晶体の光学軸
と第2の結晶体の光学軸とのなす角度が直角であるウオ
ラストンプリズム)を用いて光学ピックアップ装置を構
成することもできる。しかし、この場合には、対物レン
ズからウオラストンプリズムまでの間の光路中にビーム
スプリッタを設けて光ビームを分離し、そのうち一方の
光ビームを信号再生用光ビームに、他方の光ビームをフ
ォーカスサーボ用光ビームに用いる必要があり、光学ピ
ックアップ装置が大型化、複雑化する。
ストンプリズムを用いなくても、従来から知られている
2ビームウオラストンプリズム(第1の結晶体の光学軸
と第2の結晶体の光学軸とのなす角度が直角であるウオ
ラストンプリズム)を用いて光学ピックアップ装置を構
成することもできる。しかし、この場合には、対物レン
ズからウオラストンプリズムまでの間の光路中にビーム
スプリッタを設けて光ビームを分離し、そのうち一方の
光ビームを信号再生用光ビームに、他方の光ビームをフ
ォーカスサーボ用光ビームに用いる必要があり、光学ピ
ックアップ装置が大型化、複雑化する。
【0023】又、別の方法として、2ビームウオラスト
ンプリズムで分離した光ビームを信号再生用光ビームと
して用いると同時に、そのうちの一方の光ビーム又は両
方の光ビームをフォーカスサーボ用光ビームとして用い
ることもできる。しかし、この場合には、フォーカスサ
ーボ信号の確度が低下し、それに伴い再生信号の品質が
劣化する。
ンプリズムで分離した光ビームを信号再生用光ビームと
して用いると同時に、そのうちの一方の光ビーム又は両
方の光ビームをフォーカスサーボ用光ビームとして用い
ることもできる。しかし、この場合には、フォーカスサ
ーボ信号の確度が低下し、それに伴い再生信号の品質が
劣化する。
【0024】従って、上記の2ビームウオラストンプリ
ズムは、光磁気記録再生用の光学ピックアップ装置に
は、近年用いられない傾向にある。
ズムは、光磁気記録再生用の光学ピックアップ装置に
は、近年用いられない傾向にある。
【0025】又 、特開昭63ー247938公報に示
されているように、サバール板や複屈折板を用いる方法
も、2本の光ビームしか得られない点では、上記の2ビ
ームウオラストンプリズムの場合と同様であって、光学
ピックアップ装置の大型化や信号品質の劣化等を伴うも
のであり、本発明に係る光学ピックアップ装置とは異な
るものである。
されているように、サバール板や複屈折板を用いる方法
も、2本の光ビームしか得られない点では、上記の2ビ
ームウオラストンプリズムの場合と同様であって、光学
ピックアップ装置の大型化や信号品質の劣化等を伴うも
のであり、本発明に係る光学ピックアップ装置とは異な
るものである。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、3ビー
ムウオラストンプリズムを製造する場合には、2個の異
なる方位に切り出した結晶体を研磨し接合するという煩
雑な工程が必要になるため、均一な特性の3ビームウオ
ラストンプリズムを、安定的に、低コストで製造するこ
とが困難であった。又、3ビームウオラストンプリズム
は、斜面を有する結晶体を接合しているため、平行平板
の結晶体を接合した光学素子のように大面積の結晶体を
接合した後に、1個の光学素子に切断することができ
ず、量産性も悪かった。
ムウオラストンプリズムを製造する場合には、2個の異
なる方位に切り出した結晶体を研磨し接合するという煩
雑な工程が必要になるため、均一な特性の3ビームウオ
ラストンプリズムを、安定的に、低コストで製造するこ
とが困難であった。又、3ビームウオラストンプリズム
は、斜面を有する結晶体を接合しているため、平行平板
の結晶体を接合した光学素子のように大面積の結晶体を
接合した後に、1個の光学素子に切断することができ
ず、量産性も悪かった。
【0027】又、3ビームウオラストンプリズムは、分
離角度が小さいため、光学ピックアップ装置に使用した
場合に、3ビームウオラストンプリズムと受光素子の距
離を短くすると所望の分離距離を確保することができな
くなる。従って、3ビームウオラストンプリズムを使用
した光学ピックアップ装置では、装置の小型化が困難で
あった。
離角度が小さいため、光学ピックアップ装置に使用した
場合に、3ビームウオラストンプリズムと受光素子の距
離を短くすると所望の分離距離を確保することができな
くなる。従って、3ビームウオラストンプリズムを使用
した光学ピックアップ装置では、装置の小型化が困難で
あった。
【0028】そこで、本発明は、単純な構成で光ビーム
を3ビームに分離することができ、量産性がよく安価な
偏光分離素子及びこれを利用した光学ピックアップ装置
を提供し、光学ピックアップ装置の構造の簡素化、低価
格化、製造工数の削減を図ることを目的とする。
を3ビームに分離することができ、量産性がよく安価な
偏光分離素子及びこれを利用した光学ピックアップ装置
を提供し、光学ピックアップ装置の構造の簡素化、低価
格化、製造工数の削減を図ることを目的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の偏光分離
素子は、光学異方性結晶体からなる3枚の平行平板を接
合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第3の結
晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に非平行
で、第1の結晶体に、入射面側の面から入射した光ビー
ムの第2の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異
常光線の到達点までの変位をベクトルd1、第2の結晶
体に、第1の結晶体側の面から入射した光ビームの第3
の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の
到達点までの変位をベクトルd2、第3の結晶体に、第
2の結晶体側の面から入射した光ビームの出射面側の面
に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点までの変
位をベクトルd3とした場合に、ベクトルd2とベクト
ルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd
2) を満たすことを特徴とするものである。
素子は、光学異方性結晶体からなる3枚の平行平板を接
合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第3の結
晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に非平行
で、第1の結晶体に、入射面側の面から入射した光ビー
ムの第2の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異
常光線の到達点までの変位をベクトルd1、第2の結晶
体に、第1の結晶体側の面から入射した光ビームの第3
の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の
到達点までの変位をベクトルd2、第3の結晶体に、第
2の結晶体側の面から入射した光ビームの出射面側の面
に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点までの変
位をベクトルd3とした場合に、ベクトルd2とベクト
ルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd
2) を満たすことを特徴とするものである。
【0030】請求項2記載の偏光分離素子は、光学異方
性結晶体からなる3枚の平行平板を接合した偏光分離素
子に於いて、第1、第2及び第3の結晶体の光学軸が、
第1の結晶体の入射面の法線に非平行で、第1の結晶体
に、入射面側の面から入射した光ビームの第2の結晶体
側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点ま
での変位をベクトルd1、第2の結晶体に、第1の結晶
体側の面から入射した光ビームの第3の結晶体側の面に
於ける常光線の到達点から異常光線の到達点までの変位
をベクトルd2、第3の結晶体に、第2の結晶体側の面
から入射した光ビームの出射面側の面に於ける常光線の
到達点から異常光線の到達点までの変位をベクトルd3
とした場合に、ベクトルd2とベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd2)=(ベクトルd
3) を満たすことを特徴とするものである。
性結晶体からなる3枚の平行平板を接合した偏光分離素
子に於いて、第1、第2及び第3の結晶体の光学軸が、
第1の結晶体の入射面の法線に非平行で、第1の結晶体
に、入射面側の面から入射した光ビームの第2の結晶体
側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点ま
での変位をベクトルd1、第2の結晶体に、第1の結晶
体側の面から入射した光ビームの第3の結晶体側の面に
於ける常光線の到達点から異常光線の到達点までの変位
をベクトルd2、第3の結晶体に、第2の結晶体側の面
から入射した光ビームの出射面側の面に於ける常光線の
到達点から異常光線の到達点までの変位をベクトルd3
とした場合に、ベクトルd2とベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd2)=(ベクトルd
3) を満たすことを特徴とするものである。
【0031】請求項3記載の偏光分離素子は、請求項1
記載の偏光分離素子に於いて、ベクトルd1とベクトル
d2のなす角度βが、 19.5°≦β≦54.7° であることを特徴とするものである。
記載の偏光分離素子に於いて、ベクトルd1とベクトル
d2のなす角度βが、 19.5°≦β≦54.7° であることを特徴とするものである。
【0032】請求項4記載の偏光分離素子は、請求項2
記載の偏光分離素子に於いて、ベクトルd1とベクトル
d2のなす角度βが、 35.3°≦β≦70.5° であることを特徴とするものである。
記載の偏光分離素子に於いて、ベクトルd1とベクトル
d2のなす角度βが、 35.3°≦β≦70.5° であることを特徴とするものである。
【0033】請求項4記載の光学ピックアップ装置は、
請求項1乃至請求項4記載のいずれかの偏光分離素子を
利用した光学ピックアップ装置である。
請求項1乃至請求項4記載のいずれかの偏光分離素子を
利用した光学ピックアップ装置である。
【0034】
【作用】本発明の偏光分離素子は、上記構成により光ビ
ームを3ビームに分離することができる。又、本発明の
偏光分離素子では、分離した3本の光ビームが互い平行
になるので、光学ピックアップ装置に使用した場合、光
学系の調整が容易となる。
ームを3ビームに分離することができる。又、本発明の
偏光分離素子では、分離した3本の光ビームが互い平行
になるので、光学ピックアップ装置に使用した場合、光
学系の調整が容易となる。
【0035】
(実施例1)図1から図4を参照して、本発明の偏光分
離素子を使用して光ビームを3ビームに分離する方法に
ついて説明する。
離素子を使用して光ビームを3ビームに分離する方法に
ついて説明する。
【0036】図1(a)は本発明の偏光分離素子の斜視
図を示し、(b)は偏光分離素子を構成する結晶体の光
学軸の方向を説明するための説明図である。同図に示し
た偏光分離素子は、第1の結晶体1、第2の結晶体2及
び第3の結晶体3を接合した光学素子であり、これら第
1から第3の結晶体は、いずれも複屈折性を示す光学異
方性材料からなる平行平板である。
図を示し、(b)は偏光分離素子を構成する結晶体の光
学軸の方向を説明するための説明図である。同図に示し
た偏光分離素子は、第1の結晶体1、第2の結晶体2及
び第3の結晶体3を接合した光学素子であり、これら第
1から第3の結晶体は、いずれも複屈折性を示す光学異
方性材料からなる平行平板である。
【0037】本実施例では、第1の結晶体1、第2の結
晶体2及び第3の結晶体3としてニオブ酸リチウムの結
晶を用いたが、ほう解石、ルチル、水晶等の光学異方性
材料を用いることもできる。尚、常光線の感じる屈折率
noと異常光線の感じる屈折率neの差の大きな複屈折
材料の方が偏光分離距離が大きくなり、望ましいが、光
学異方性材料であればnoとneの差が小さくても分離
距離が小さくなるだけであり、偏光を分離する効果は得
られる。
晶体2及び第3の結晶体3としてニオブ酸リチウムの結
晶を用いたが、ほう解石、ルチル、水晶等の光学異方性
材料を用いることもできる。尚、常光線の感じる屈折率
noと異常光線の感じる屈折率neの差の大きな複屈折
材料の方が偏光分離距離が大きくなり、望ましいが、光
学異方性材料であればnoとneの差が小さくても分離
距離が小さくなるだけであり、偏光を分離する効果は得
られる。
【0038】図2は、光学異方性材料に於ける偏光分離
距離を説明するための説明図であり、光学異方性材料か
らなる厚さtの平行平板(結晶体4)の一方の面から垂
直入射した光ビーム30、他方の面から常光線30aと
異常光線30bに偏光分離して出射するところを示して
いる。ここで、図中のdは、光学異方性材料の結晶体4
の光学軸10及び光ビーム30の光軸を含む面内に於け
る偏光分離距離を示す。
距離を説明するための説明図であり、光学異方性材料か
らなる厚さtの平行平板(結晶体4)の一方の面から垂
直入射した光ビーム30、他方の面から常光線30aと
異常光線30bに偏光分離して出射するところを示して
いる。ここで、図中のdは、光学異方性材料の結晶体4
の光学軸10及び光ビーム30の光軸を含む面内に於け
る偏光分離距離を示す。
【0039】この偏光分離距離は、光学異方性材料から
なる結晶体4の光学軸10と光ビーム30の光軸のなす
角度をαとすれば、次式で得られる(ここで、noは常
光線の感じる屈折率を示し、neは異常光線の感じる屈
折率を示す)。
なる結晶体4の光学軸10と光ビーム30の光軸のなす
角度をαとすれば、次式で得られる(ここで、noは常
光線の感じる屈折率を示し、neは異常光線の感じる屈
折率を示す)。
【0040】 d=t×(ne −no )sinα×cosα/(ne cosα+no sinα) ・・・(3) ここで、tは結晶体の厚みを示し、図1に示した本実施
例の偏光分離素子では、第1の結晶体1の厚みを2.4
6mm、第2の結晶体2及び第3の結晶体3の厚みを
1.74mmとした。又、上記式3からもわかるよう
に、偏光分離距離dは、αの値により変化するため、d
を大きくしたい場合、dが最大になるように、αの値を
設定しなければならない。尚、本実施例で用いたニオブ
酸リチウムでα=45°とした場合、波長780nmの
光ビームに於ける常光線と異常光線との分離距離は1m
mあたり36μmになる。
例の偏光分離素子では、第1の結晶体1の厚みを2.4
6mm、第2の結晶体2及び第3の結晶体3の厚みを
1.74mmとした。又、上記式3からもわかるよう
に、偏光分離距離dは、αの値により変化するため、d
を大きくしたい場合、dが最大になるように、αの値を
設定しなければならない。尚、本実施例で用いたニオブ
酸リチウムでα=45°とした場合、波長780nmの
光ビームに於ける常光線と異常光線との分離距離は1m
mあたり36μmになる。
【0041】次に、図1に示した本実施例の偏光分離素
子を構成する第1の結晶体1、第2の結晶体2、及び第
3の結晶体3の光学軸の方向について説明する。ここ
で、図1(b)に示したように、光学軸の方向は、X
軸、Y軸を入射面21に平行な面内に、Z軸を入射面2
1の法線方向にとり、光学軸10とZ軸のなす角度α
(0°<α<90°)、及びXY平面への光学軸の投影
10aとX軸のなす角度β(反時計回り方向で、0°≦
β≦180°)で示す。
子を構成する第1の結晶体1、第2の結晶体2、及び第
3の結晶体3の光学軸の方向について説明する。ここ
で、図1(b)に示したように、光学軸の方向は、X
軸、Y軸を入射面21に平行な面内に、Z軸を入射面2
1の法線方向にとり、光学軸10とZ軸のなす角度α
(0°<α<90°)、及びXY平面への光学軸の投影
10aとX軸のなす角度β(反時計回り方向で、0°≦
β≦180°)で示す。
【0042】図1(a)に示した第1の結晶体1の光学
軸11、第2の結晶体2の光学軸12、及び第3の結晶
体3の光学軸13の方向は、次のように設定されてい
る。尚、以下の説明に於いては、光学軸12のβをβ
1、光学軸13のβをβ2とする。
軸11、第2の結晶体2の光学軸12、及び第3の結晶
体3の光学軸13の方向は、次のように設定されてい
る。尚、以下の説明に於いては、光学軸12のβをβ
1、光学軸13のβをβ2とする。
【0043】 第1の結晶体1の光学軸11の方向(α、β):(45°、0°) 第2の結晶体2の光学軸12の方向(α、β):(45°、45°) 第3の結晶体3の光学軸13の方向(α、β):(45°、135°) 続いて、図3及び図4を用いて偏光分離素子に入射した
光ビームが3本の光ビームに分離する過程を説明する。
ここで、図3は偏光分離過程を示した斜視図であり、図
4は、偏光分離素子の各面((a)入射面21、(b)
第1の結晶体1と第2の結晶体2の接合面22、(c)
第2の結晶体2と第3の結晶体3の接合面23、(d)
出射面24)に於ける偏光分離を示している。尚、図2
で説明したように、偏光分離距離は、αの値に依存し、
偏光分離の方向は、入射面の法線方向から見た光学軸の
方向に分離する。
光ビームが3本の光ビームに分離する過程を説明する。
ここで、図3は偏光分離過程を示した斜視図であり、図
4は、偏光分離素子の各面((a)入射面21、(b)
第1の結晶体1と第2の結晶体2の接合面22、(c)
第2の結晶体2と第3の結晶体3の接合面23、(d)
出射面24)に於ける偏光分離を示している。尚、図2
で説明したように、偏光分離距離は、αの値に依存し、
偏光分離の方向は、入射面の法線方向から見た光学軸の
方向に分離する。
【0044】以下、図4の(a)入射面21、(b)第
1の結晶体1と第2の結晶体2の接合面22、(c)第
2の結晶体2と第3の結晶体3の接合面23、(d)出
射面24の順で、偏光分離過程を説明する。
1の結晶体1と第2の結晶体2の接合面22、(c)第
2の結晶体2と第3の結晶体3の接合面23、(d)出
射面24の順で、偏光分離過程を説明する。
【0045】[1]図4(a)の説明 図4(a)は、図3の入射面21に於ける光ビームの直
線偏波の方向41と、光ビームの入射方向(入射面21
の法線方向)から見た第1の結晶体の光学軸11a、第
2の結晶体の光学軸12a、第3の結晶体の光学軸13
aを示す。同図で、δ(反時計回り方向で、0°≦δ≦
180°)は、光ビームの直線偏波の方向41と第1の
結晶体の光学軸11aのなす角度を、β1は、第1の結
晶体の光学軸11aと第2の結晶体の光学軸12aのな
す角度を、β2は、第1の結晶体の光学軸11aと第3
の結晶体の光学軸13aのなす角度を示す。尚、本発明
の偏光分離素子ではβ2=β1+90°となっている。
線偏波の方向41と、光ビームの入射方向(入射面21
の法線方向)から見た第1の結晶体の光学軸11a、第
2の結晶体の光学軸12a、第3の結晶体の光学軸13
aを示す。同図で、δ(反時計回り方向で、0°≦δ≦
180°)は、光ビームの直線偏波の方向41と第1の
結晶体の光学軸11aのなす角度を、β1は、第1の結
晶体の光学軸11aと第2の結晶体の光学軸12aのな
す角度を、β2は、第1の結晶体の光学軸11aと第3
の結晶体の光学軸13aのなす角度を示す。尚、本発明
の偏光分離素子ではβ2=β1+90°となっている。
【0046】[2]図4(b)の説明 図4(b)は、図3の第1の結晶体1と第2の結晶体2
の接合面22に於ける偏光分離を示す。同図に示したよ
うに、第1の結晶体中を進行し接合面22に達した光ビ
ームは、偏波面が第1の結晶体の光学軸11aに垂直な
常光線42と平行な異常光線43に光学軸11aに沿っ
て分離する。
の接合面22に於ける偏光分離を示す。同図に示したよ
うに、第1の結晶体中を進行し接合面22に達した光ビ
ームは、偏波面が第1の結晶体の光学軸11aに垂直な
常光線42と平行な異常光線43に光学軸11aに沿っ
て分離する。
【0047】つまり、図3で、P11から入射した光ビ
ームは、第1の結晶体中で常光線と異常光線に分離し、
常光線は直進し接合面22上のP21に、異常光線は屈
折し接合面22上のP22に達する。従って、接合面2
2では、2本の光ビームに分離する。
ームは、第1の結晶体中で常光線と異常光線に分離し、
常光線は直進し接合面22上のP21に、異常光線は屈
折し接合面22上のP22に達する。従って、接合面2
2では、2本の光ビームに分離する。
【0048】尚、P21に達した光ビームの振幅A
、P22に達した光ビームの振幅Aは次式で与えられ
る。
、P22に達した光ビームの振幅Aは次式で与えられ
る。
【0049】A =SINδ A =COSδ [3]図4(c)の説明 図4(c)は、図3の第1の結晶体2と第2の結晶体3
の接合面23に於ける偏光分離を示す。同図に示したよ
うに、第2の結晶体中を進行し接合面23に達した光ビ
ームのうち、第1の結晶体中を常光線42として進行し
た光ビームは、偏波面が第2の結晶体の光学軸12aに
垂直な常光線44と平行な異常光線45に、第1の結晶
体中を異常光線43として進行した光ビームは、偏波面
が第2の結晶体の光学軸12aに垂直な常光線46と平
行な異常光線47に光学軸12aに沿って分離する。
の接合面23に於ける偏光分離を示す。同図に示したよ
うに、第2の結晶体中を進行し接合面23に達した光ビ
ームのうち、第1の結晶体中を常光線42として進行し
た光ビームは、偏波面が第2の結晶体の光学軸12aに
垂直な常光線44と平行な異常光線45に、第1の結晶
体中を異常光線43として進行した光ビームは、偏波面
が第2の結晶体の光学軸12aに垂直な常光線46と平
行な異常光線47に光学軸12aに沿って分離する。
【0050】尚、本明細書中の変位とは、例えば、上記
常光線46と異常光線47の場合ように、結晶体中を進
行する異常光線が常光線から分離したときの分離距離で
あり、変位の方向は、常光線の進行方向に垂直な方向に
なる。
常光線46と異常光線47の場合ように、結晶体中を進
行する異常光線が常光線から分離したときの分離距離で
あり、変位の方向は、常光線の進行方向に垂直な方向に
なる。
【0051】つまり、図3で、P21に達した光ビーム
は、第2の結晶体中で常光線と異常光線に分離し、常光
線は直進し接合面23上のP31に、異常光線は屈折し
接合面23上のP32に達する。又、P22に達した光
ビームは、第2の結晶体中で常光線と異常光線に分離
し、常光線は直進し接合面23上のP33に、異常光線
は屈折し接合面23上のP34に達する。従って、接合
面22では、4本の光ビームに分離する。
は、第2の結晶体中で常光線と異常光線に分離し、常光
線は直進し接合面23上のP31に、異常光線は屈折し
接合面23上のP32に達する。又、P22に達した光
ビームは、第2の結晶体中で常光線と異常光線に分離
し、常光線は直進し接合面23上のP33に、異常光線
は屈折し接合面23上のP34に達する。従って、接合
面22では、4本の光ビームに分離する。
【0052】尚、P31に達した光ビーム(図4(c)
の常光線44)の振幅A 、P32に達した光ビーム
(図4(c)の異常光線45)の振幅A 、P33に
達した光ビーム(図4(c)の常光線46)の振幅A
、P34に達した光ビーム(図4(c)の異常光線4
7)の振幅A は次式で与えられる。
の常光線44)の振幅A 、P32に達した光ビーム
(図4(c)の異常光線45)の振幅A 、P33に
達した光ビーム(図4(c)の常光線46)の振幅A
、P34に達した光ビーム(図4(c)の異常光線4
7)の振幅A は次式で与えられる。
【0053】 A =A SIN(90°−β1)=SINδ・COSβ1 A =A COS(90°−β1)=SINδ・SINβ1 A =A SINβ1=COSδ・SINβ1 A =A COSβ1=COSδ・COSβ1 [4]図4(d)の説明 図4(d)は、図3の出射面24に於ける偏光分離を示
す。本発明の偏光分離素子では、β2=β1+90°な
ので、第2の結晶体中を常光線として進行した光ビーム
は、第3の結晶体中を異常光として進行し、第2の結晶
体中を異常光線として進行した光ビームは、第3の結晶
体中を常光として進行する。従って、接合面23の常光
線44は、出射面24で異常光線44’になり、接合面
23の異常光線45は、出射面24で常光線45’にな
り、接合面23の常光線46は、出射面24で異常光線
46’になり、接合面23の異常光線47は、出射面2
4で常光線47’になる。
す。本発明の偏光分離素子では、β2=β1+90°な
ので、第2の結晶体中を常光線として進行した光ビーム
は、第3の結晶体中を異常光として進行し、第2の結晶
体中を異常光線として進行した光ビームは、第3の結晶
体中を常光として進行する。従って、接合面23の常光
線44は、出射面24で異常光線44’になり、接合面
23の異常光線45は、出射面24で常光線45’にな
り、接合面23の常光線46は、出射面24で異常光線
46’になり、接合面23の異常光線47は、出射面2
4で常光線47’になる。
【0054】つまり、図3で、P31に達した光ビーム
(図4(c)の常光線44)は、接合面23で屈折し、
第3の結晶体中を異常光線として進行して出射面24上
のP41に、P32に達した光ビーム(図4(c)の異
常光線45)は、第3の結晶体中を常光線として進行し
て出射面24上のP42に、P33に達した光ビーム
(図4(c)の常光線46)は、接合面23で屈折し、
第3の結晶体中を異常光線として進行して出射面24上
のP42に、P34に達した光ビーム(図4(c)の異
常光線47)は、第3の結晶体中を常光線として進行し
て出射面24上のP43にに達する。ここで、P32に
達した光ビーム(図4(c)の異常光線45)とP33
に達した光ビーム(図4(c)の常光線46)は、共に
出射面24上のP42から出射するため、偏光分離素子
から出射する光ビームは、P41、P42、P43から
出射する3本の光ビームになる。
(図4(c)の常光線44)は、接合面23で屈折し、
第3の結晶体中を異常光線として進行して出射面24上
のP41に、P32に達した光ビーム(図4(c)の異
常光線45)は、第3の結晶体中を常光線として進行し
て出射面24上のP42に、P33に達した光ビーム
(図4(c)の常光線46)は、接合面23で屈折し、
第3の結晶体中を異常光線として進行して出射面24上
のP42に、P34に達した光ビーム(図4(c)の異
常光線47)は、第3の結晶体中を常光線として進行し
て出射面24上のP43にに達する。ここで、P32に
達した光ビーム(図4(c)の異常光線45)とP33
に達した光ビーム(図4(c)の常光線46)は、共に
出射面24上のP42から出射するため、偏光分離素子
から出射する光ビームは、P41、P42、P43から
出射する3本の光ビームになる。
【0055】尚、P32に達した光ビームとP33に達
した光ビームが、共に出射面24上のP42から出射す
るためには、第1の結晶体に於ける偏光分離距離d1、
第2の結晶体に於ける偏光分離距離d2、及び第3の結
晶体に於ける偏光分離距離d3が次式を満たす必要があ
る。
した光ビームが、共に出射面24上のP42から出射す
るためには、第1の結晶体に於ける偏光分離距離d1、
第2の結晶体に於ける偏光分離距離d2、及び第3の結
晶体に於ける偏光分離距離d3が次式を満たす必要があ
る。
【0056】d1 =d2 +d3 ・・・(4) つまり、d1、d2、d3を3辺とする三角形を考えた
場合、この三角形は辺d1と辺d2のなす角度がβ1
で、辺d2と辺d3のなす角度が直角の直角三角形にな
る。尚、偏光分離素子から出射する光ビームP41、P
42間の分離距離及びP42、P43間の分離距離は、
d1と等しくなる。
場合、この三角形は辺d1と辺d2のなす角度がβ1
で、辺d2と辺d3のなす角度が直角の直角三角形にな
る。尚、偏光分離素子から出射する光ビームP41、P
42間の分離距離及びP42、P43間の分離距離は、
d1と等しくなる。
【0057】又、第1、第2及び第3の結晶体に於ける
偏光分離をベクトルとして考えた場合、第1の結晶体に
於ける偏光分離を示すベクトルd1(P21からP22
までの変位)、第2の結晶体に於ける偏光分離を示すベ
クトルd2(P31からP322までの変位)、第3の
結晶体に於ける偏光分離を示すベクトルd3(P33か
らP32までの変位)は、次式を満たす。
偏光分離をベクトルとして考えた場合、第1の結晶体に
於ける偏光分離を示すベクトルd1(P21からP22
までの変位)、第2の結晶体に於ける偏光分離を示すベ
クトルd2(P31からP322までの変位)、第3の
結晶体に於ける偏光分離を示すベクトルd3(P33か
らP32までの変位)は、次式を満たす。
【0058】 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd2)・・・(5) 又、P41、P42、P43から出射する3本の光ビー
ムの分離比(a:b:c)は、次式で与えられる。
ムの分離比(a:b:c)は、次式で与えられる。
【0059】 a:b:c=(SIN δ・COS β1):(SIN β1):(COS δ・COS β1) ・・・(6) 上記式6で、P41、P43から出射する光ビームの分
離比(a:c)はSIN2δ:COS2δで得られ、この分離比
(a:c)は、光ビームの偏波面の回転(δの変化)に
応じて変化する。従って、光学ピックアップ装置に使用
した場合、光ビームの分離比(a:c)の変化を検出す
ることにより、偏波面の回転を検出することができる。
離比(a:c)はSIN2δ:COS2δで得られ、この分離比
(a:c)は、光ビームの偏波面の回転(δの変化)に
応じて変化する。従って、光学ピックアップ装置に使用
した場合、光ビームの分離比(a:c)の変化を検出す
ることにより、偏波面の回転を検出することができる。
【0060】又、通常、偏光分離素子を光学ピックアッ
プ装置に使用する場合には、δを45°に設定する。そ
の場合の3本の光ビームの分離比(a:b:c)は次式
で与えられる。
プ装置に使用する場合には、δを45°に設定する。そ
の場合の3本の光ビームの分離比(a:b:c)は次式
で与えられる。
【0061】 a:b:c=(COS β1):(2SIN β1):(COS β1)・・・(7) 上記式7からもわかるように、中央部(P42)の光ビ
ームと側部(P41、P43)の光ビームの分離比
(a:b)は、β1によって決まる。従って、β1を変
えることにより光学ピックアップ装置に使用した場合の
信号再生用の光ビーム(P41、P43)とフォーカス
サーボ用の光ビーム(P42)の分離比を調整すること
ができる。
ームと側部(P41、P43)の光ビームの分離比
(a:b)は、β1によって決まる。従って、β1を変
えることにより光学ピックアップ装置に使用した場合の
信号再生用の光ビーム(P41、P43)とフォーカス
サーボ用の光ビーム(P42)の分離比を調整すること
ができる。
【0062】(実施例2)本実施例の偏光分離素子は、
図5に示したように実施例1の偏光分離素子に於いて、
第1の結晶体を入射面の法線を軸として180°回転さ
せたものである。
図5に示したように実施例1の偏光分離素子に於いて、
第1の結晶体を入射面の法線を軸として180°回転さ
せたものである。
【0063】この場合、図6(a)に示したように、実
施例1の場合と同じ直線偏波の方向41の光ビームを入
射させた場合、光ビームは(b)に示したように、接合
面22上で常光線42と異常光線43に光学軸11aに
沿って分離する。しかし、図5に示したように本実施例
の偏光分離素子を構成する第1の結晶体1の光学軸11
は、実施例1の偏光分離素子に於ける第1の結晶体の光
学軸を入射面の法線を軸として180°回転した方向に
設定されているため、異常光線43の分離する方向が実
施例1の場合と逆になる。
施例1の場合と同じ直線偏波の方向41の光ビームを入
射させた場合、光ビームは(b)に示したように、接合
面22上で常光線42と異常光線43に光学軸11aに
沿って分離する。しかし、図5に示したように本実施例
の偏光分離素子を構成する第1の結晶体1の光学軸11
は、実施例1の偏光分離素子に於ける第1の結晶体の光
学軸を入射面の法線を軸として180°回転した方向に
設定されているため、異常光線43の分離する方向が実
施例1の場合と逆になる。
【0064】図6(c)に示したように接合面22に於
ける常光線42は、接合面23上で常光線44と異常光
線45に光学軸11aに沿って分離し、接合面22に於
ける異常光線43は、接合面23上で常光線46と異常
光線47に光学軸11aに沿って分離する。続いて、
(d)に示したように接合面23の常光線44は、出射
面24で異常光線44’になり、接合面23の異常光線
45は、出射面24で常光線45’になり、接合面23
の常光線46は、出射面24で異常光線46’になり、
接合面23の異常光線47は、出射面24で常光線4
7’になる。
ける常光線42は、接合面23上で常光線44と異常光
線45に光学軸11aに沿って分離し、接合面22に於
ける異常光線43は、接合面23上で常光線46と異常
光線47に光学軸11aに沿って分離する。続いて、
(d)に示したように接合面23の常光線44は、出射
面24で異常光線44’になり、接合面23の異常光線
45は、出射面24で常光線45’になり、接合面23
の常光線46は、出射面24で異常光線46’になり、
接合面23の異常光線47は、出射面24で常光線4
7’になる。
【0065】ここで、実施例1の場合は、異常光線4
5’と常光線46’が1本(中央部)の光ビームとなっ
たが、本実施例の場合は、常光線44’と異常光線4
7’が1本(中央部)の光ビームとなる。従って、第
1、第2及び第3の結晶体に於ける偏光分離をベクトル
として考えた場合、第1の結晶体に於ける偏光分離を示
すベクトルd1、第2の結晶体に於ける偏光分離を示す
ベクトルd2、第3の結晶体に於ける偏光分離を示すベ
クトルd3は、次式を満たす。
5’と常光線46’が1本(中央部)の光ビームとなっ
たが、本実施例の場合は、常光線44’と異常光線4
7’が1本(中央部)の光ビームとなる。従って、第
1、第2及び第3の結晶体に於ける偏光分離をベクトル
として考えた場合、第1の結晶体に於ける偏光分離を示
すベクトルd1、第2の結晶体に於ける偏光分離を示す
ベクトルd2、第3の結晶体に於ける偏光分離を示すベ
クトルd3は、次式を満たす。
【0066】 (ベクトルd1)+(ベクトルd2)=(ベクトルd3)・・・(8) 又、3本の光ビームの分離比(a:b:c)は次式で与
えられる。
えられる。
【0067】 a:b:c=(SIN δ・SIN β1):(COS β1):(COS δ・SIN β1) ・・・(9) 又、δを45°に設定した場合の3本の光ビームの分離
比(a:b:c)は次式で与えられる。
比(a:b:c)は次式で与えられる。
【0068】 a:b:c=(SIN β1):(2COS β1):(SIN β1)・・・(10) ここで、中央部の光ビームと側部の光ビームの分離比で
ある分離比(a:b)が、実施例1の場合は、(COS
β1):(2SIN β1)であり(式7)、本実施例の
場合は、(SIN β1):(2COS β1)になる(式1
0)。従って、第1の結晶体を入射面の法線を軸として
180°回転させることにより、中央部の光ビームと側
部の光ビームの分離比を変更することができる。
ある分離比(a:b)が、実施例1の場合は、(COS
β1):(2SIN β1)であり(式7)、本実施例の
場合は、(SIN β1):(2COS β1)になる(式1
0)。従って、第1の結晶体を入射面の法線を軸として
180°回転させることにより、中央部の光ビームと側
部の光ビームの分離比を変更することができる。
【0069】尚、本発明の偏光分離素子を光学ピックア
ップ装置に使用する場合、中央部の光ビームと側部の光
ビームの分離比、つまり、信号再生用光ビームとフォー
カスサーボ用光ビームの分離比である分離比(a:b)
は、1:0.25から1:4であることが望ましく、こ
の場合のβ1の値の範囲は、実施例1では19.5≦β
≦54.7であり、実施例2では35.3≦β≦70.
5である。又、より望ましい分離比(a:b)の範囲
は、1:0.5から1:2であり、この場合のβ1の値
の範囲は、実施例1では26.6≦β≦45.0であ
り、実施例2では45.0≦β≦63.4である。
ップ装置に使用する場合、中央部の光ビームと側部の光
ビームの分離比、つまり、信号再生用光ビームとフォー
カスサーボ用光ビームの分離比である分離比(a:b)
は、1:0.25から1:4であることが望ましく、こ
の場合のβ1の値の範囲は、実施例1では19.5≦β
≦54.7であり、実施例2では35.3≦β≦70.
5である。又、より望ましい分離比(a:b)の範囲
は、1:0.5から1:2であり、この場合のβ1の値
の範囲は、実施例1では26.6≦β≦45.0であ
り、実施例2では45.0≦β≦63.4である。
【0070】(実施例3)本発明プリズムを利用した光
学ピックアップ装置を、図7を参照して説明する。同図
で、半導体レーザ51から発生した光ビームは、回折格
子52で信号再生用及びフォーカスサーボ用の0次光と
トラッキングサーボ用の±1次光に分離され、それぞれ
コリメータレンズ53、偏光ビームスプリッタ54(光
ビームは対物レンズ55の方向に反射する)及び対物レ
ンズ55を介して光磁気記録媒体56の記録層の表面に
照射される。このようにして、記録層表面に照射された
光ビームの反射光は、記録層の磁化方向に応じて偏波面
が回転し、対物レンズ55、偏光ビームスプリッタ54
(光ビームはレンズ57の方向に透過する)、レンズ5
7、シリンドリカルレンズ58、本発明の偏光分離素子
59を介して、受光素子60の受光面60a上に集光し
電圧信号に変換される。
学ピックアップ装置を、図7を参照して説明する。同図
で、半導体レーザ51から発生した光ビームは、回折格
子52で信号再生用及びフォーカスサーボ用の0次光と
トラッキングサーボ用の±1次光に分離され、それぞれ
コリメータレンズ53、偏光ビームスプリッタ54(光
ビームは対物レンズ55の方向に反射する)及び対物レ
ンズ55を介して光磁気記録媒体56の記録層の表面に
照射される。このようにして、記録層表面に照射された
光ビームの反射光は、記録層の磁化方向に応じて偏波面
が回転し、対物レンズ55、偏光ビームスプリッタ54
(光ビームはレンズ57の方向に透過する)、レンズ5
7、シリンドリカルレンズ58、本発明の偏光分離素子
59を介して、受光素子60の受光面60a上に集光し
電圧信号に変換される。
【0071】ここで、本発明の偏光分離素子59に入射
した反射光の光ビームは、3つの光ビームに分離し(2
つの信号再生用光ビームと1つのフォーカスサーボ用光
ビームに分離する)、それぞれの光強度が受光素子60
で検出さる。前記3つの光ビームのうち2つの信号再生
用光ビームの分離比(光強度の比)は反射光の偏波面の
回転によって変化するので、この分離比(光強度の比)
を検出することによって記録されている信号である記録
層の磁化方向を検出することができる。
した反射光の光ビームは、3つの光ビームに分離し(2
つの信号再生用光ビームと1つのフォーカスサーボ用光
ビームに分離する)、それぞれの光強度が受光素子60
で検出さる。前記3つの光ビームのうち2つの信号再生
用光ビームの分離比(光強度の比)は反射光の偏波面の
回転によって変化するので、この分離比(光強度の比)
を検出することによって記録されている信号である記録
層の磁化方向を検出することができる。
【0072】尚、従来の3ビームウオラストンプリズム
では、分離した3ビームが互いに非平行なため、3ビー
ムウオラストンプリズムを配置する位置により、受光素
子60の受光面60a上における分離距離が変化(3ビ
ームウオラストンプリズムから受光素子60までの距離
が長くなるにつれて分離距離が増大する)するが、本実
施例の偏光分離素子では、分離した3ビームが互いに平
行なため、偏光分離素子59を配置する位置にかかわら
ず、受光素子60の受光面60a上における分離距離が
一定になる。従って、本発明の偏光分離素子を使用した
場合、光学ピックアップ装置の設計の自由度(偏光分離
素子59を配置する位置の自由度)が増すと共に、偏光
分離素子59と受光素子60の距離を短くすることがで
きるため、光学ピックアップ装置の小型化が容易にな
る。
では、分離した3ビームが互いに非平行なため、3ビー
ムウオラストンプリズムを配置する位置により、受光素
子60の受光面60a上における分離距離が変化(3ビ
ームウオラストンプリズムから受光素子60までの距離
が長くなるにつれて分離距離が増大する)するが、本実
施例の偏光分離素子では、分離した3ビームが互いに平
行なため、偏光分離素子59を配置する位置にかかわら
ず、受光素子60の受光面60a上における分離距離が
一定になる。従って、本発明の偏光分離素子を使用した
場合、光学ピックアップ装置の設計の自由度(偏光分離
素子59を配置する位置の自由度)が増すと共に、偏光
分離素子59と受光素子60の距離を短くすることがで
きるため、光学ピックアップ装置の小型化が容易にな
る。
【0073】又、図8に示したように受光素子60と偏
光分離素子59を一体化することも可能になり、一体化
した場合には、受光素子60と偏光分離素子59を別々
に設置し、位置調整する必要がなくなり、組立工数の削
減、製造コストの低減及び装置の小型化を図ることがで
きる。
光分離素子59を一体化することも可能になり、一体化
した場合には、受光素子60と偏光分離素子59を別々
に設置し、位置調整する必要がなくなり、組立工数の削
減、製造コストの低減及び装置の小型化を図ることがで
きる。
【0074】
【効果】本発明の偏光分離素子は、以上で説明したよう
に3枚の平行平板を接合することにより、光ビームを3
ビームに分離させることができる。又、本発明の偏光分
離素子は、平行平板の結晶体で構成されているため、大
面積の結晶体を接合した後に、1個の光学素子に切断す
ることができる。従って、光ビームを3ビームに分離す
ることができる光学素子を、安定的に、低コストで製造
することができる。
に3枚の平行平板を接合することにより、光ビームを3
ビームに分離させることができる。又、本発明の偏光分
離素子は、平行平板の結晶体で構成されているため、大
面積の結晶体を接合した後に、1個の光学素子に切断す
ることができる。従って、光ビームを3ビームに分離す
ることができる光学素子を、安定的に、低コストで製造
することができる。
【0075】又、光学ピックアップ装置に、本発明の偏
光分離素子を使用することにより、光学ピックアップ装
置の組立工数の削減、製造コストの低減及び装置の小型
化を図ることができる。
光分離素子を使用することにより、光学ピックアップ装
置の組立工数の削減、製造コストの低減及び装置の小型
化を図ることができる。
【図1】実施例1の偏光分離素子の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図2】光学異方性結晶体に於ける偏光分離距離を説明
するための説明図である。
するための説明図である。
【図3】実施例1の偏光分離素子に於ける偏光分離過程
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図4】実施例1の偏光分離素子の動作原理を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図5】実施例2の偏光分離素子の構成を示す斜視図で
ある。
ある。
【図6】実施例2の偏光分離素子の動作原理を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図7】本発明に係る光学ピックアップ装置の構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図8】本発明に係る光学ピックアップ装置の構成を示
す模式図である。
す模式図である。
【図9】従来の光学ピックアップ装置の構成を示す模式
図である。
図である。
【図10】光学ピックアップ装置の受光素子上のスポッ
ト形状を示した説明図である。
ト形状を示した説明図である。
【図11】従来の3ビームウオラストンプリズムの動作
を説明するための斜視図である。
を説明するための斜視図である。
【図12】従来の3ビームウオラストンプリズムの偏光
分離過程を示す説明図である。
分離過程を示す説明図である。
1 第1の結晶体 2 第2の結晶体 3 第3の結晶体 11 第1の結晶体の光学軸 12 第2の結晶体の光学軸 13 第3の結晶体の光学軸 11a 第1の結晶体の光学軸(光ビームの入射方向か
ら見た光学軸) 12a 第2の結晶体の光学軸(光ビームの入射方向か
ら見た光学軸) 13a 第3の結晶体の光学軸(光ビームの入射方向か
ら見た光学軸) 21 入射面 22 第1の結晶体と第2の結晶体の接合面 23 第2の結晶体と第3の結晶体の接合面 24 出射面 31〜34 光ビーム 41 光ビームの直線偏波の方向 42〜47、44’〜47’ 直線偏波(常光線、異常
光線)の方向
ら見た光学軸) 12a 第2の結晶体の光学軸(光ビームの入射方向か
ら見た光学軸) 13a 第3の結晶体の光学軸(光ビームの入射方向か
ら見た光学軸) 21 入射面 22 第1の結晶体と第2の結晶体の接合面 23 第2の結晶体と第3の結晶体の接合面 24 出射面 31〜34 光ビーム 41 光ビームの直線偏波の方向 42〜47、44’〜47’ 直線偏波(常光線、異常
光線)の方向
Claims (5)
- 【請求項1】 光学異方性結晶体からなる3枚の平行平
板を接合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第
3の結晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に
非平行で、第1の結晶体に、入射面側の面から入射した
光ビームの第2の結晶体側の面に於ける常光線の到達点
から異常光線の到達点までの変位をベクトルd1、第2
の結晶体に、第1の結晶体側の面から入射した光ビーム
の第3の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異常
光線の到達点までの変位をベクトルd2、第3の結晶体
に、第2の結晶体側の面から入射した光ビームの出射面
側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点ま
での変位をベクトルd3とした場合に、ベクトルd2と
ベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd3)=(ベクトルd
2) を満たすことを特徴とする偏光分離分離素子。 - 【請求項2】 光学異方性結晶体からなる3枚の平行平
板を接合した偏光分離素子に於いて、第1、第2及び第
3の結晶体の光学軸が、第1の結晶体の入射面の法線に
非平行で、第1の結晶体に、入射面側の面から入射した
光ビームの第2の結晶体側の面に於ける常光線の到達点
から異常光線の到達点までの変位をベクトルd1、第2
の結晶体に、第1の結晶体側の面から入射した光ビーム
の第3の結晶体側の面に於ける常光線の到達点から異常
光線の到達点までの変位をベクトルd2、第3の結晶体
に、第2の結晶体側の面から入射した光ビームの出射面
側の面に於ける常光線の到達点から異常光線の到達点ま
での変位をベクトルd3とした場合に、ベクトルd2と
ベクトルd3が直交し、 (ベクトルd1)+(ベクトルd2)=(ベクトルd
3) を満たすことを特徴とする偏光分離分離素子。 - 【請求項3】 請求項1記載の偏光分離素子に於いて、
ベクトルd1とベクトルd2のなす角度βが、 19.5°≦β≦54.7° であることを特徴とする偏光分離素子。 - 【請求項4】 請求項2記載の偏光分離素子に於いて、
ベクトルd1とベクトルd2のなす角度βが、 35.3°≦β≦70.5° であることを特徴とする偏光分離素子。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4記載のいずれかの
偏光分離素子を利用した光学ピックアップ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8241527A JPH1090518A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 偏光分離素子とこれを利用した光学ピックアップ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8241527A JPH1090518A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 偏光分離素子とこれを利用した光学ピックアップ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1090518A true JPH1090518A (ja) | 1998-04-10 |
Family
ID=17075684
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8241527A Withdrawn JPH1090518A (ja) | 1996-09-12 | 1996-09-12 | 偏光分離素子とこれを利用した光学ピックアップ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1090518A (ja) |
-
1996
- 1996-09-12 JP JP8241527A patent/JPH1090518A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031202 |