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

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記録媒体に記録
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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）。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【００３５】

【実施例】

（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。

【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。

【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。

【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。

【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）。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【符号の説明】

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

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。
5. 【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。