JP2007035114A - 偏光分離素子と光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 偏光分離膜に対する入射光が発散光であっても、光ディスク上でのスポット形状を悪化させることなく、入射光の一部をモニタ用として分離することができる偏光分離素子と、それを用いた光ピックアップ装置を提供する。
【解決手段】 偏光分離素子２は、レーザ光源１と光ディスク１との間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜２ａを有する。偏光分離膜２ａに対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜２ａに対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する。
【選択図】 図１

Description

本発明は偏光分離素子と光ピックアップ装置に関するものであり、例えば、青色レーザビームとその他の波長帯のレーザビームを用いて、規格の異なった複数の光ディスクに光情報の記録や再生を行うことが可能な光ピックアップ装置と、それに適した高性能の偏光分離素子に関するものである。

近年、波長４０５ｎｍ帯(＝波長４０５±１０ｎｍ)の青色レーザビームを用いる高密度光ディスク、その記録／再生を行う光ピックアップ装置の開発が活発に行われている。また、高密度光ディスク用の光ピックアップ装置であっても、ＣＤ(Compact Disk)やＤＶＤ(Digital Versatile Disk)等の既存の光ディスクとの互換性を持つことが望まれるため、ＤＶＤ用の波長６６０ｎｍ帯(＝波長６６０±１０ｎｍ)の赤色レーザビームと、ＣＤ用の波長７８５ｎｍ帯(＝波長７８５±１５ｎｍ)の赤外レーザビームと、で３波長の互換性を持たせた光ピックアップ装置の開発も進められている。

上記高密度光ディスクの記録／再生を良好に行うためには、レーザ光源の出力を高い精度でモニタする必要がある。これを実現するためにフロントモニタ方式を採用した光ピックアップ装置が特許文献１等で提案されている。
特開平１１−３２８７０８号公報

フロントモニタ方式を採用する場合、レーザ光の一部をモニタ用として分離する必要がある。特許文献１記載の光ピックアップ装置では、レーザ光の分離に偏光ビームスプリッターを用いている。また、装置の大型化を避けるため、レーザ光を発散状態のままで偏光分離する構成になっている。しかし、偏光ビームスプリッターの偏光分離膜に発散光が入射すると、発散光を構成している各光線が互いに異なった入射角度で偏光分離膜に入射することになる。つまり、偏光分離膜に対する光線の入射角度が光軸に関して非対称になる。偏光ビームスプリッターの偏光分離膜には角度依存性があるため、偏光分離膜に対する入射角度が異なれば反射率や透過率も異なってしまう。結果として、レーザ光の強度分布に歪みが生じて、光ディスク上でのスポット形状が悪化することになり、それが信号検出上の不具合を生じさせる原因となる。

また、特許文献１記載の光ピックアップ装置では、ケラレにより使用されない光をモニタに使用する構成になっているが、レーザ光の広がりに変化が生じた場合にはモニタ光に基づく光量制御を適切に行うことができなくなる。例えば、レーザ光のパワー(出射光量)を変化させた場合や温度変化があった場合、レーザ光源から出射されるレーザ光の広がり方が変わってしまう。モニタ光量はその影響を受けて変動しやすいため、光量制御を適切に行うことができなくなるのである。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、偏光分離膜に対する入射光が発散光であっても、光ディスク上でのスポット形状を悪化させることなく、入射光の一部をモニタ用として分離することができる偏光分離素子と、それを用いた光ピックアップ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明の偏光分離素子は、光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜を有する偏光分離素子であって、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、前記偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加することを特徴とする。

第２の発明の偏光分離素子は、光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜を有する偏光分離素子であって、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、前記偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加することを特徴とする。

第３の発明の偏光分離素子は、上記第１又は第２の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする。
0.5≦ΔＲｐ≦2.1 …(1)
ただし、
ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

第４の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする。
0.5≦ΔＲｓ≦2.1 …(2)
ただし、
ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

第５の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(3)を満足することを特徴とする。
0.5≦ΔＲｐ／ΔＲｓ≦10 …(3)
ただし、
ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

第６の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第５のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする。
90≦Ｒｐ＋Ｒｓ≦110 …(4)
ただし、
Ｒｐ：Ｐ偏光の反射率(％)、
Ｒｓ：Ｓ偏光の反射率(％)、
である。

第７の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第６のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の波長が複数のレーザ波長に対応することを特徴とする。

第８の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A1)を満足することを特徴とする。
３９５≦λ１≦４１５ …(A1)
ただし、
λ１：青色レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

第９の発明の偏光分離素子は、上記第８の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする。

第１０の発明の偏光分離素子は、上記第８又は第９の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする。

第１１の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A2)を満足することを特徴とする。
６４０≦λ２≦６８０ …(A2)
ただし、
λ２：赤色レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

第１２の発明の偏光分離素子は、上記第１１の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする。

第１３の発明の偏光分離素子は、上記第１１又は第１２の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする。

第１４の発明の偏光分離素子は、上記第１〜第７のいずれか１つの発明において、前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A3)を満足することを特徴とする。
７７０≦λ３≦８００ …(A3)
ただし、
λ３：赤外レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

第１５の発明の偏光分離素子は、上記第１４の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする。

第１６の発明の偏光分離素子は、上記第１４又は第１５の発明において、前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする。

第１７の発明の光ピックアップ装置は、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを光ディスクに対して結像させる対物レンズと、前記光ディスクで反射したレーザビームを受光して光情報を検出する信号検出用受光素子と、前記レーザ光源から光ディスクへの光路と光ディスクから前記信号検出用受光素子への光路との分岐を行う光路分岐手段と、前記レーザ光源の出力を制御するために前記レーザ光源から出射したレーザビームをモニタするモニタ用受光素子と、を備えた光ピックアップ装置であって、前記光路分岐手段が上記第１〜第１６のいずれか１つの発明に係る偏光分離素子から成り、前記偏光分離素子から出射したＰ偏光の透過光で前記レーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、前記偏光分離素子から出射したＰ偏光の反射光の一部又は全てが、前記レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、前記モニタ用受光素子に入射することを特徴とする。

第１８の発明の光ピックアップ装置は、レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを光ディスクに対して結像させる対物レンズと、前記光ディスクで反射したレーザビームを受光して光情報を検出する信号検出用受光素子と、前記レーザ光源から光ディスクへの光路と光ディスクから前記信号検出用受光素子への光路との分岐を行う光路分岐手段と、前記レーザ光源の出力を制御するために前記レーザ光源から出射したレーザビームをモニタするモニタ用受光素子と、を備えた光ピックアップ装置であって、前記光路分岐手段が上記第１〜第１６のいずれか１つの発明に係る偏光分離素子から成り、前記偏光分離素子から出射したＳ偏光の反射光で前記レーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、前記偏光分離素子から出射したＳ偏光の透過光の一部又は全てが、前記レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、前記モニタ用受光素子に入射することを特徴とする。

偏光分離素子が光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、かつ、レーザ光が発散状態のままで偏光分離素子に入射する場合、光源から光ディスクへ向かう光線の偏光分離膜に対する入射角度と、光ディスクで反射された光線の偏光分離膜に対する入射角度と、は異なることになる。本発明によると、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加する構成になっているので、偏光分離膜における入射角依存性の影響がＰ偏光とＳ偏光とで相殺され、その結果、偏光分離におけるＰ偏光とＳ偏光との光利用効率の差が解消される。したがって、偏光分離膜に対する入射光が発散光であっても、光ディスク上でのスポット形状を悪化させることなく、入射光の一部をモニタ用として分離することができる。偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成であれば、偏光分離膜の設計が容易になるので低コストでの実現も可能である。また、本発明に係る偏光分離素子を光ピックアップ装置の光学系に用いれば、光源出力を高い精度でモニタして高密度光ディスクの記録／再生を良好に行うことが可能となる。

以下、本発明を実施した偏光分離素子，光ピックアップ装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

図１にＰ偏光出射タイプの光ピックアップ装置の概略光学構成を示し、図２にＳ偏光出射タイプの光ピックアップ装置の概略光学構成を示す。図１，図２に示す各光ピックアップ装置は、レーザ光源１，偏光分離素子(光路分岐手段)２，集光レンズ３，フロントモニタ(モニタ用受光素子)４，センサー(信号検出用受光素子)５，１／４波長板６，立ち上げミラー７，コリメータレンズ８，対物レンズ９を備えている。また図１，図２において、Ｌ１は入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線、Ｌ２は入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射する光線(光ピックアップ光学系の光軸ＡＸと一致している。)、Ｌ３は入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線である。なお、図１，図２では省略しているが、レーザ光源１，センサー５及びフロントモニタ４は、共に３波長に対応したタイプになっている。つまり、これらの光ピックアップ装置は、青色レーザ対応の高密度光ディスク，赤色レーザ対応の光ディスク，赤外レーザ対応の光ディスクのいずれに対しても光情報の記録／再生を行うことが可能な３波長対応の光ピックアップ装置である。

レーザ光源１は、レーザビームを出射するレーザーダイオードから成っており、レーザ光源１の出力を制御するために、フロントモニタ４がレーザ光源１から出射したレーザビームをモニタする構成になっている。また、対物レンズ９はレーザビームを光ディスク１０に対して結像させ、光ディスク１０で反射したレーザビームをセンサー５が受光して、光情報を検出する構成になっている。偏光分離素子２は、レーザ光源１から光ディスク１０への光路と、光ディスク１０からセンサー５への光路と、の分岐を行うために、その接合斜面に偏光分離膜２ａを有している。また偏光分離素子２は、レーザ光源１から出射したレーザビームの一部をフロントモニタ４に導く。つまり、図１に示すようにレーザ光源１から光ディスク１０への光路を透過光で構成した場合には、反射光の一部又は全てをレーザ光源１の出力制御用のモニタ光としてフロントモニタ４に入射させ、図２に示すようにレーザ光源１から光ディスク１０への光路を反射光で構成した場合には、透過光の一部又は全てをレーザ光源１の出力制御用のモニタ光としてフロントモニタ４に入射させる。

ここで、偏光分離素子２の偏光分離膜２ａを説明する。表１〜表６に、偏光分離素子２の比較例，実施例１〜５の多層膜構成(材料，屈折率，膜厚)をそれぞれ示す。いずれも高屈折率材料：ＴｉＯ₂(酸化チタン)から成る膜と、低屈折率材料：ＳｉＯ₂(酸化ケイ素)から成る膜と、が交互に複数層、層ナンバーの順に積層された構成になっている。また図３〜図８に、偏光分離素子２の比較例，実施例１〜５の偏光分離特性を反射率でそれぞれ示す。図３〜図８に示す偏光分離特性は、３波長帯(波長４０５ｎｍ帯，波長６６０ｎｍ帯，波長７８５ｎｍ帯)を含む４００〜８００ｎｍの波長域における、偏光分離膜２ａに対する入射角度(すなわち偏光分離膜２ａが形成されている斜面に対する入射角度)：４５±３°{(Ａ)４２°，(Ｂ)４５°，(Ｃ)４８°}での偏光分離膜２ａの偏光分離特性を反射率(％；Ｒｓ：Ｓ偏光の反射率，Ｒｐ：Ｐ偏光の反射率)で示している。表７〜表１２に、図３〜図８(比較例，実施例１〜５)に示すグラフにおける各波長帯の中心波長(４０５ｎｍ，６６０ｎｍ，７８５ｎｍ)、各入射角度(４２°，４５°，４８°)でのＰ偏光とＳ偏光の反射率(％)と、後述する光利用効率(％)をそれぞれ示す。

図１に示すＰ偏光出射タイプの光ピックアップ装置では、レーザ光源１から出射された紙面に平行な直線偏光(Ｐ偏光)が、偏光分離素子２に入射して偏光分離膜２ａで反射される。このとき波長４０５ｎｍ帯では、例えば、比較例で約１３％程度が反射され、実施例１で約１０％程度が反射される。偏光分離素子２で反射されたＰ偏光は、集光レンズ３によりフロントモニタ４上で結像し、レーザ出力の制御に利用される。残りの光は偏光分離膜２ａを透過した後、１／４波長板６を透過し、立ち上げミラー７で反射され、コリメータレンズ８で平行光となり、対物レンズ９で光ディスク１０上で結像する。光ディスク１０で反射した光は、対物レンズ９、コリメータレンズ８、立ち上げミラー７、１／４波長板６を順に経て、Ｓ偏光として再び偏光分離素子２に入射する。そして、偏光分離膜２ａで反射され、センサー５に入射することにより光ディスク１０上の信号の読み書きが行われる。このとき波長４０５ｎｍ帯では、例えば、比較例で略１００％が反射され、実施例１で約９０％が反射される。

実施例１の偏光分離素子２を用いた場合、残りの約１０％のＳ偏光が偏光分離膜２ａを透過してレーザ光源１に達し、干渉を起こしてしまう可能性があるが、レーザ光源１に戻らないように光学系を工夫すれば(例えば、偏光子を挿入する等の手段をとる。)、この問題を容易に回避することができる。フロントモニタ４のフィードバック精度を高めるためには、レーザ光源１の温度変化による波長シフトを考慮して、青色レーザビームの波長λ１の中心波長が４０５ｎｍの場合、４００≦λ１≦４１０ｎｍにおいてＰ偏光の反射率がほとんど変化しないような特性を偏光分離膜２ａに有することが望ましい。赤色レーザビームの波長λ２の中心波長が６６０ｎｍの場合、赤外レーザビームの波長λ３の中心波長が７８５ｎｍの場合も、それぞれ６５０≦λ２≦６７０ｎｍ、７７０≦λ３≦８００ｎｍにおいて、Ｐ偏光の反射率がほとんど変化しないような特性を偏光分離膜２ａに有することが望ましい。中心波長でのＰ偏光の反射率をＲｐとしたとき、上述の各波長帯域での許容変化量が０．９５Ｒｐ以上１．０５Ｒｐ以下であれば、フロントモニタ４のフィードバック精度を高めることができることを確認した。

比較例の偏光分離素子２では、図３(Ａ)〜(Ｃ)，表７から、Ｐ偏光の反射率Ｒｐは入射角度が大きくなるにしたがって減少していることが分かる。一方、Ｓ偏光の反射率Ｒｓは入射角度によらずほぼ一定であることが分かる(ほぼ一定とは、どの波長帯でも入射角度範囲全体での反射率の変化量が１％以下であることを目安としている。)。ここで、レーザ光源１から出射したＰ偏光の光束のうち(図１)、偏光分離膜２ａにそれぞれ４２°，４５°，４８°で入射したディスク光の偏光分離素子での光利用効率を考える。計算を簡単にするために、１／４波長板６の透過率、立ち上げミラー７の反射率、コリメータレンズ８の透過率、対物レンズ９の透過率、及び光ディスク１０での反射率は、入射角度によらず一定とする。入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線(上の線)Ｌ１は、光ディスク１０で反射された後、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線(下の線)Ｌ３となる。同様に考えて、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ３は、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ１となる。入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ２は、光ディスク１０に対し垂直に入射するため、再び偏光分離膜２ａに入射するときも４５°である。

表７に示すように、反射率から各光線Ｌ１〜Ｌ３の光利用効率を算出することができる。例えば、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４８°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：(１−０．１８６)×０．９８４＝０．８０１から、約８０％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４５°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：(１−０．１３１)×０．９８８＝０．８５９から、約８６％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４２°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：(１−０．０８９)×０．９８４＝０．８９６から、約９０％となる。

光利用効率のデータから分かるように、偏光分離素子２に波長４０５ｎｍの発散光が入射した場合、偏光分離膜２ａに対して大きい入射角度で入射した光の方が、偏光分離膜２ａに対して小さい入射角度で入射した光よりも光強度が強くなってしまう。その結果、信号の読み書きに使用されるスポット強度に歪が生じてしまい、良好な記録再生を妨げるおそれがある。波長６６０ｎｍ，波長７８５ｎｍでの光利用効率のデータに関しても同様のことが言える。

実施例１の偏光分離素子２では、図４(Ａ)〜(Ｃ)，表８から、Ｐ偏光の反射率Ｒｐは入射角度が大きくなるにしたがって減少していることが分かる。一方、Ｓ偏光の反射率Ｒｓは入射角度が大きくなるにしたがって増加していることが分かる。ここで、レーザ光源１から出射したＰ偏光の光束のうち(図１)、偏光分離膜２ａにそれぞれ４２°，４５°，４８°で入射したディスク光の偏光分離素子での光利用効率を考える。計算を簡単にするために、１／４波長板６の透過率、立ち上げミラー７の反射率、コリメータレンズ８の透過率、対物レンズ９の透過率、及び光ディスク１０での反射率は、入射角度によらず一定とする。入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線(上の線)Ｌ１は、光ディスク１０で反射された後、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線(下の線)Ｌ３となる。同様に考えて、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ３は、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ１となる。入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ２は、光ディスク１０に対し垂直に入射するため、再び偏光分離膜２ａに入射するときも４５°である。

表８に示すように、反射率から各光線Ｌ１〜Ｌ３の光利用効率を算出することができる。例えば、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４８°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、(１−０．１５１)×０．９４８＝０．８０５から、約８１％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４５°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：(１−０．０９６)×０．９０４＝０．８１８から、約８２％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＰ偏光が、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射し、その透過後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４２°で再び偏光分離膜２ａに入射して反射された場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：(１−０．０５４)×０．８５４＝０．８０８から、約８１％となる。

光利用効率のデータから分かるように、偏光分離素子２に波長４０５ｎｍの発散光が入射した場合、偏光分離膜２ａにおける入射角依存性の影響がＰ偏光とＳ偏光とで相殺される。その結果、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が保たれて、良好な記録再生が可能となる。波長６６０ｎｍ，波長７８５ｎｍでの光利用効率のデータに関しても同様のことが言える。

図２に示すＳ偏光出射タイプの光ピックアップ装置では、レーザ光源１から出射された紙面に垂直な直線偏光(Ｓ偏光)が、偏光分離素子２に入射して偏光分離膜２ａで反射される。このとき波長４０５ｎｍ帯では、例えば、実施例１で約１０％程度が偏光分離膜２ａを透過する。偏光分離素子２を透過したＳ偏光は、集光レンズ３によりフロントモニタ４上で結像し、レーザ出力の制御に利用される。残りの光は偏光分離膜２ａで反射した後、１／４波長板６を透過し、立ち上げミラー７で反射され、コリメータレンズ８で平行光となり、対物レンズ９で光ディスク１０上で結像する。光ディスク１０で反射した光は、対物レンズ９、コリメータレンズ８、立ち上げミラー７、１／４波長板６を順に経て、Ｐ偏光として再び偏光分離素子２に入射する。そして、偏光分離膜２ａを透過し、センサー５に入射することにより光ディスク１０上の信号の読み書きが行われる。このとき波長４０５ｎｍ帯では、例えば、実施例１で約９０％が透過する。

実施例１の偏光分離素子２を用いた場合、残りの約１０％のＰ偏光が偏光分離膜２ａで反射してレーザ光源１に達し、干渉を起こしてしまう可能性があるが、レーザ光源１に戻らないように光学系を工夫すれば(例えば、偏光子を挿入する等の手段をとる。)、この問題を容易に回避することができる。フロントモニタ４のフィードバック精度を高めるためには、レーザ光源１の温度変化による波長シフトを考慮して、青色レーザビームの波長λ１の中心波長が４０５ｎｍの場合、４００≦λ１≦４１０ｎｍにおいてＳ偏光の反射率がほとんど変化しないような特性を偏光分離膜２ａに有することが望ましい。赤色レーザビームの波長λ２の中心波長が６６０ｎｍの場合、赤外レーザビームの波長λ３の中心波長が７８５ｎｍの場合も、それぞれ６５０≦λ２≦６７０ｎｍ、７７０≦λ３≦８００ｎｍにおいて、Ｓ偏光の反射率がほとんど変化しないような特性を偏光分離膜２ａに有することが望ましい。中心波長でのＳ偏光の透過率をＴｓとしたとき、上述の各波長帯域での許容変化量が０．９５Ｔｓ以上１．０５Ｔｓ以下であれば、フロントモニタ４のフィードバック精度を高めることができることを確認した。

前述したように、実施例１の偏光分離素子２では、Ｐ偏光の反射率Ｒｐは入射角度が大きくなるにしたがって減少しており、一方、Ｓ偏光の反射率Ｒｓは入射角度が大きくなるにしたがって増加している。ここで、レーザ光源１から出射したＳ偏光の光束のうち(図２)、偏光分離膜２ａにそれぞれ４２°，４５°，４８°で入射したディスク光の偏光分離素子での光利用効率を考える。計算を簡単にするために、１／４波長板６の透過率、立ち上げミラー７の反射率、コリメータレンズ８の透過率、対物レンズ９の透過率、及び光ディスク１０での反射率は、入射角度によらず一定とする。入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線(左の線)Ｌ１は、光ディスク１０で反射された後、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線(右の線)Ｌ３となる。同様に考えて、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ３は、再び偏光分離膜２ａに入射するとき、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ１となる。入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射する光線Ｌ２は、光ディスク１０に対し垂直に入射するため、再び偏光分離膜２ａに入射するときも４５°である。

表８に示すように、反射率から各光線Ｌ１〜Ｌ３の光利用効率を算出することができる。例えば、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＳ偏光が、入射角度４２°で偏光分離膜２ａに入射し、その反射後に光ディスク１０で反射されたＰ偏光が入射角度４８°で再び偏光分離膜２ａに入射して透過した場合、偏光分離素子２での光利用効率は、０．８５４×(１−０．０５４)＝０．８０８から、約８１％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＳ偏光が、入射角度４５°で偏光分離膜２ａに入射し、その反射後に光ディスク１０で反射されたＰ偏光が入射角度４５°で再び偏光分離膜２ａに入射して透過した場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：０．９０４×(１−０．０９６)＝０．８１８から、約８２％となる。同様に、レーザ光源１から出射した波長４０５ｎｍのＳ偏光が、入射角度４８°で偏光分離膜２ａに入射し、その反射後に光ディスク１０で反射されたＳ偏光が入射角度４２°で再び偏光分離膜２ａに入射して透過しれた場合、偏光分離素子２での光利用効率は、式：０．９４８×(１−０．１５１)＝０．８０５から、約８１％となる。

光利用効率のデータから分かるように、偏光分離素子２に波長４０５ｎｍの発散光が入射した場合、偏光分離膜２ａにおける入射角依存性の影響がＰ偏光とＳ偏光とで相殺される。その結果、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が保たれて、良好な記録再生が可能となる。波長６６０ｎｍ，波長７８５ｎｍでの光利用効率のデータに関しても同様のことが言える。

実施例２の偏光分離素子２では、ディスク光の光利用効率(表９)が実施例１よりも低くなっている。言い換えれば、フロントモニタ４がモニタする、レーザ光源１の出力制御用のモニタ光を増やすような膜設計になっている。モニタ光を増やせば、レーザ光源１の出力制御を高い精度で行うことができる。この効果は、いずれのタイプの光ピックアップ装置(図１，図２)においても、実施例２の偏光分離素子２を用いることにより得ることができる。

実施例３の偏光分離素子２では、ディスク光の光利用効率(表１０)が実施例１，２よりも高くなっている。言い換えれば、ディスク光を増やすような膜設計になっている。ディスク光を増やせば、光ディスク１０上の信号の読み書きを高い精度で行うことができる。この効果は、いずれのタイプの光ピックアップ装置(図１，図２)においても、実施例３の偏光分離素子２を用いることにより得ることができる。

実施例４の偏光分離素子２では、青色レーザビームのディスク光の光利用効率が赤色や赤外のレーザビームのディスク光よりも高くなっている(表１１)。言い換えれば、青色レーザビームを用いる高密度光ディスクのディスク信号を、ＤＶＤやＣＤよりも重視した膜設計になっている。一般に青色のセンサー感度やレーザ出力は赤色や赤外に比べて低いため、青色のディスク光を増やせば光ディスク１０上の信号の読み書きを高い精度で行うことができる。この効果は、いずれのタイプの光ピックアップ装置(図１，図２)においても、実施例４の偏光分離素子２を用いることにより得ることができる。

実施例５の偏光分離素子２では、青色レーザビームのディスク光の光利用効率が赤色や赤外のレーザビームのディスク光よりも低くなっている(表１２)。言い換えれば、青色レーザ光源の出力制御用モニタ信号を、ＤＶＤやＣＤよりも重視した膜設計になっている。一般に青色のセンサー感度やレーザ出力は赤色や赤外に比べて低いため、青色のモニタ光を増やせば青色レーザ光源の出力制御を高い精度で行うことができる。この効果は、いずれのタイプの光ピックアップ装置(図１，図２)においても、実施例５の偏光分離素子２を用いることにより得ることができる。

各実施例の偏光分離素子２のように、光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜を有する偏光分離素子にあっては、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、前記偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加することが好ましい。各実施例では、入射角度が大きくなるにしたがいＰ偏光の反射率が減少しＳ偏光の反射率が増加する構成になっているが、入射角が大きくなるにしたがいＰ偏光の反射率が増加しＳ偏光の反射率が減少する構成としてもよい。偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成であれば、偏光分離膜の設計が容易になるので低コストでの実現も可能である。

偏光分離素子が光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、かつ、レーザ光が発散状態のままで偏光分離素子に入射する場合、光源から光ディスクへ向かう光線の偏光分離膜に対する入射角度と、光ディスクで反射された光線の偏光分離膜に対する入射角度と、は異なることになる。偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加する構成にすれば、偏光分離膜における入射角依存性の影響がＰ偏光とＳ偏光とで相殺され、その結果、偏光分離におけるＰ偏光とＳ偏光との光利用効率の差が解消される。したがって、偏光分離膜に対する入射光が発散光であっても、光ディスク上でのスポット形状を悪化させることなく、入射光の一部をモニタ用として分離することができる。そして、その偏光分離素子を光ピックアップ装置の光学系に用いれば、光源出力を高い精度でモニタして高密度光ディスクの記録／再生を良好に行うことが可能となる。また、Ｐ偏光とＳ偏光の反射率を約０％と約１００％とに分ける偏光ビームスプリッターでは偏光分離膜の層数が多くなるが、各実施例のように入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離して、その一部又は全てをモニタ光として使用する構成では、偏光分離膜の層数が少なくて済み、低コスト化が可能となる。

偏光分離膜に対するＰ偏光の反射率の変化量に関しては、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(1)を満足することが望ましい。
0.5≦ΔＲｐ≦2.1 …(1)
ただし、
ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

条件式(1)は、使用する入射角度領域における偏光分離膜面に対する入射角度１°当たりのＰ偏光反射率の変化量(入射光を１００％としたときの反射率の変化量の絶対値)に関し、膜設計を容易にする上で好ましい条件範囲を規定している。この条件式(1)の下限を越えると、Ｐ偏光の波長依存性を小さくすることが困難になり、レーザの温度変化があった場合、レーザ波長がずれるとＰ偏光反射率も変化してしまい、モニタ光に基づく光量制御を適切に行うことができなくなるおそれがある。逆に、条件式(1)の上限を越えると、Ｐ偏光の角度依存性が大きくなりすぎ、レーザ光のパワーを変化させた場合やレーザの温度変化があった場合、レーザ光の広がりの変化がフロントモニタの許容範囲を超えてしまい、モニタ光に基づく光量制御を適切に行うことができなくなるおそれがある(反射したＰ偏光をフロントモニタ光として利用する図１の構成の場合)。

以下の条件式(1a)を満足することが更に望ましい。
0.8≦ΔＲｐ≦1.8 …(1a)
この条件式(1a)は、上記条件式(1)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。

偏光分離膜に対するＳ偏光の反射率の変化量に関しては、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(2)を満足することが望ましい。
0.5≦ΔＲｓ≦2.1 …(2)
ただし、
ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

条件式(2)は、使用する入射角度領域における偏光分離膜面に対する入射角度１°当たりのＳ偏光反射率の変化量(入射光を１００％としたときの反射率の変化量の絶対値)に関し、膜設計を容易にする上で好ましい条件範囲を規定している。この条件式(2)の下限を越えると、Ｐ偏光反射率とのバランスがくずれ、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が悪化し、良好な記録再生を妨げるおそれがある。逆に、条件式(2)の上限を越えると、Ｓ偏光の角度依存性が大きくなりすぎ、レーザ光のパワーを変化させた場合やレーザの温度変化があった場合、レーザ光の広がりの変化がフロントモニタの許容範囲を超えてしまい、モニタ光に基づく光量制御を適切に行うことができなくなるおそれがある(透過したＳ偏光をフロントモニタ光として利用する図２の構成の場合)。

以下の条件式(2a)を満足することが更に望ましい。
0.8≦ΔＲｓ≦1.8 …(2a)
この条件式(2a)は、上記条件式(2)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。

偏光分離膜に対するＰ偏光・Ｓ偏光の反射率の変化量に関しては、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、ΔＲｐ／ΔＲｓが１に近いほど好ましく、具体的には以下の条件式(3)を満足することが望ましい。
0.5≦ΔＲｐ／ΔＲｓ≦10 …(3)
ただし、
ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
である。

条件式(3)は、Ｐ偏光とＳ偏光との反射率変化量比に関し、膜設計を容易にする上で好ましい条件範囲を規定している。この条件式(3)の下限を越えると、Ｐ偏光反射率の変化がＳ偏光反射率に対して小さくなりすぎて、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が悪化し、良好な記録再生を妨げるおそれがある。逆に、条件式(3)の上限を越えると、Ｐ偏光反射率の変化がＳ偏光反射率に対して大きくなりすぎて、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が悪化し、良好な記録再生を妨げるおそれがある。

以下の条件式(3a)を満足することが更に望ましい。
0.8≦ΔＲｐ／ΔＲｓ≦2 …(3a)
この条件式(3a)は、上記条件式(3)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。

前述したように、偏光分離膜に対する入射光が発散光であっても、光ディスク上でのスポット形状を悪化させないようにするには、レーザ光源から光ディスクへの光路(すなわち往路)と、光ディスクから信号検出用受光素子への光路(復路)と、で光ピックアップ光学系の光軸ＡＸに関して対称な位置にある光線の光利用効率が同じになるようにするのが好ましい。つまり、往路の光線が角度θ１，θ３で偏光分離膜に入射すると、復路の光線は角度θ３，θ１でそれぞれ偏光分離膜に入射することになるので、光利用効率{１−(Ｒｐ１／１００)}×(Ｒｓ３／１００)と、光利用効率{１−(Ｒｐ３／１００)}×(Ｒｓ１／１００)と、が等しくなるように偏光分離膜を設計すれば、偏光分離膜に対する入射角度が往復で異なることによる光利用効率の差を解消することができる{ただし、入射角度θ１でのＰ偏光，Ｓ偏光の反射率(％)をそれぞれＲｐ１，Ｒｓ１；入射角度θ３でのＰ偏光，Ｓ偏光の反射率(％)をそれぞれＲｐ３，Ｒｓ３とする。}。

例えば、Ｐ偏光がレーザ光源から出射してＳ偏光が信号検出用受光素子に入射する場合(図１)、入射角度θ２＝４５°、入射角度範囲θ２±δ(各実施例，比較例ではδ＝３°)、θ２−δ＝θ１、θ２＋δ＝θ３とし(θ１＜θ２＜θ３)、入射角度θ１でのＰ偏光，Ｓ偏光の反射率(％)をそれぞれＲｐ１，Ｒｓ１、入射角度θ２でのＰ偏光，Ｓ偏光の反射率(％)をそれぞれＲｐ２，Ｒｓ２、入射角度θ３でのＰ偏光，Ｓ偏光の反射率(％)をそれぞれＲｐ３，Ｒｓ３とする。偏光分離膜に対する入射角度が往路でθ１、復路でθ３の場合の偏光分離素子での光利用効率は、式：{１−(Ｒｐ１／１００)}×(Ｒｓ３／１００)で表される。偏光分離膜に対する入射角度が往路でθ３、復路でθ１の場合の偏光分離素子での光利用効率は、式：{１−(Ｒｐ３／１００)}×(Ｒｓ１／１００)で表される。入射角度範囲θ２±δにおける任意の角度θで、Ｒｓ＋Ｒｐ＝１００％であれば、{１−(Ｒｐ１／１００)}×(Ｒｓ３／１００)＝{１−(Ｒｐ１／１００)}×{１−(Ｒｐ３／１００)}、{１−(Ｒｐ３／１００)}×(Ｒｓ１／１００)＝{１−(Ｒｐ３／１００)}×{１−(Ｒｐ１／１００)}となる。つまり、{１−(Ｒｐ１／１００)}×(Ｒｓ３／１００)＝{１−(Ｒｐ３／１００)}×(Ｒｓ１／１００)であることから、スポット強度の均一性が保たれていることになる。

上記のように、入射角度が大きくなるにしたがってＰ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加する偏光分離膜においては、使用範囲のすべての入射角度においてＲｓ＋Ｒｐ＝１００％となるのが理想的である。これによって入射角依存性をほとんどなくすことが原理的に可能である。この観点から、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(4)を満足することが望ましい。
90≦Ｒｐ＋Ｒｓ≦110 …(4)
ただし、
Ｒｐ：Ｐ偏光の反射率(％)、
Ｒｓ：Ｓ偏光の反射率(％)、
である。

条件式(4)は、Ｒｓ＋Ｒｐが１００％に近いほどスポット形状が良くなるという、上記観点から好ましい条件範囲を規定している。この条件式(4)の下限を越えると、Ｓ偏光反射率が低下してしまい、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率のバランスが悪化して、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が悪化し、良好な記録再生を妨げるおそれがある。逆に、条件式(4)の上限を越えると、Ｐ偏光反射率が増加してしまい、Ｓ偏光反射率とＰ偏光反射率のバランスが悪化して、信号の読み書きに使用されるスポットの光強度の均一性が悪化し、良好な記録再生を妨げるおそれがある。

以下の条件式(4a)を満足することが更に望ましい。
95≦Ｒｓ＋Ｒｐ≦105 …(4a)
この条件式(4a)は、上記条件式(4)が規定している条件範囲のなかでも、上記観点等に基づいた更に好ましい条件範囲を規定している。

表１３に、各条件式規定の対応値を比較例，実施例１〜５について示す。また、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成においては、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度における光線の反射率が、Ｐ偏光で５０％より小さく、Ｓ偏光で５０％より大きいことが好ましい。この構成によると、ディスク光が多く確保されるので、光ディスク上の信号の読み書きを高い精度で行うことができる。

各実施例のように、偏光分離膜に対する入射光の波長が複数のレーザ波長に対応する構成にすることが好ましい。これにより、例えば、青色レーザ対応の高密度光ディスク，赤色レーザ対応の光ディスク，赤外レーザ対応の光ディスクのいずれに対しても光情報の記録／再生を行うことが可能な３波長対応の光ピックアップ装置を実現することができる。

偏光分離膜に対する入射光の波長は、以下の条件式(A1)を満足することが好ましい。レーザ光源の温度変化による波長シフトを考慮した場合、条件式(A1)を満たすことによりモニタ用受光素子のフィードバック精度を高めることができる。
３９５≦λ１≦４１５ …(A1)
ただし、
λ１：青色レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

偏光分離膜に対する入射光の波長が条件式(A1)を満足し、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成においては、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことが好ましい。また、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことが好ましい。

偏光分離膜に対する入射光の波長は、以下の条件式(A2)を満足することが好ましい。レーザ光源の温度変化による波長シフトを考慮した場合、条件式(A2)を満たすことによりモニタ用受光素子のフィードバック精度を高めることができる。
６４０≦λ２≦６８０ …(A2)
ただし、
λ２：赤色レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

偏光分離膜に対する入射光の波長が条件式(A2)を満足し、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成においては、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことが好ましい。また、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことが好ましい。

偏光分離膜に対する入射光の波長は、以下の条件式(A3)を満足することが好ましい。レーザ光源の温度変化による波長シフトを考慮した場合、条件式(A3)を満たすことによりモニタ用受光素子のフィードバック精度を高めることができる。
７７０≦λ３≦８００ …(A3)
ただし、
λ３：赤外レーザビームの波長(ｎｍ)、
である。

偏光分離膜に対する入射光の波長が条件式(A3)を満足し、偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加する構成においては、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことが好ましい。また、偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことが好ましい。

レーザビームを出射するレーザ光源と、レーザビームを光ディスクに対して結像させる対物レンズと、光ディスクで反射したレーザビームを受光して光情報を検出する信号検出用受光素子と、レーザ光源から光ディスクへの光路と光ディスクから信号検出用受光素子への光路との分岐を行う偏光分離素子と、レーザ光源の出力を制御するためにレーザ光源から出射したレーザビームをモニタするモニタ用受光素子と、を備えた光ピックアップ装置にあっては、図１に示す光ピックアップ装置のように、偏光分離素子から出射したＰ偏光の透過光でレーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、偏光分離素子から出射したＰ偏光の反射光の一部又は全てが、レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、モニタ用受光素子に入射する構成とすること、あるいは図２に示す光ピックアップ装置のように、偏光分離素子から出射したＳ偏光の反射光でレーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、偏光分離素子から出射したＳ偏光の透過光の一部又は全てが、レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、モニタ用受光素子に入射する構成とすることが好ましい。これらの構成により、光源出力を高い精度でモニタして高密度光ディスクの記録／再生を良好に行うことが可能となる。

Ｐ偏光出射タイプの光ピックアップ装置を示す光学構成図。 Ｓ偏光出射タイプの光ピックアップ装置を示す光学構成図。 比較例の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。 実施例１の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。 実施例２の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。 実施例３の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。 実施例４の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。 実施例５の偏光分離特性を反射率で示すグラフ。

符号の説明

１ レーザ光源
２ 偏光分離素子(光路分岐手段)
２ａ 偏光分離膜
３ 集光レンズ
４ フロントモニタ(モニタ用受光素子)
５ センサー(信号検出用受光素子)
６ １／４波長板
７ 立ち上げミラー
８ コリメータレンズ
９ 対物レンズ
１０ 光ディスク
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 光線

Claims (18)

1. 光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜を有する偏光分離素子であって、
   前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、前記偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光とＳ偏光のうちの一方の反射率が減少するとともに他方の反射率が増加することを特徴とする偏光分離素子。
2. 光源と光ディスクとの間の光路中に配置され、入射光をその偏光状態に応じた所定の割合で透過光と反射光とに分離する偏光分離膜を有する偏光分離素子であって、
   前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、前記偏光分離膜に対する入射角度が大きくなるにしたがって、Ｐ偏光の反射率が減少するとともにＳ偏光の反射率が増加することを特徴とする偏光分離素子。
3. 前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(1)を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の偏光分離素子；
   0.5≦ΔＲｐ≦2.1 …(1)
   ただし、
   ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
   Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
   Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
   θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
   θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
   である。
4. 前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(2)を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
   0.5≦ΔＲｓ≦2.1 …(2)
   ただし、
   ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
   Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
   Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
   θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
   θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
   である。
5. 前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(3)を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
   0.5≦ΔＲｐ／ΔＲｓ≦10 …(3)
   ただし、
   ΔＲｐ＝(Ｒｐｍａｘ−Ｒｐｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
   ΔＲｓ＝(Ｒｓｍａｘ−Ｒｓｍｉｎ)／(θｍａｘ−θｍｉｎ)、
   Ｒｐｍａｘ：Ｐ偏光の反射率の最大値(％)、
   Ｒｐｍｉｎ：Ｐ偏光の反射率の最小値(％)、
   Ｒｓｍａｘ：Ｓ偏光の反射率の最大値(％)、
   Ｒｓｍｉｎ：Ｓ偏光の反射率の最小値(％)、
   θｍａｘ：入射角度の最大値(°)、
   θｍｉｎ：入射角度の最小値(°)、
   である。
6. 前記偏光分離膜に対する入射光の入射角度範囲において、以下の条件式(4)を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
   90≦Ｒｐ＋Ｒｓ≦110 …(4)
   ただし、
   Ｒｐ：Ｐ偏光の反射率(％)、
   Ｒｓ：Ｓ偏光の反射率(％)、
   である。
7. 前記偏光分離膜に対する入射光の波長が複数のレーザ波長に対応することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の偏光分離素子。
8. 前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A1)を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
   ３９５≦λ１≦４１５ …(A1)
   ただし、
   λ１：青色レーザビームの波長(ｎｍ)、
   である。
9. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする請求項８記載の偏光分離素子。
10. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする請求項８又は９記載の偏光分離素子。
11. 前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A2)を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
    ６４０≦λ２≦６８０ …(A2)
    ただし、
    λ２：赤色レーザビームの波長(ｎｍ)、
    である。
12. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする請求項１１記載の偏光分離素子。
13. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする請求項１１又は１２記載の偏光分離素子。
14. 前記偏光分離膜に対する入射光の波長が以下の条件式(A3)を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の偏光分離素子；
    ７７０≦λ３≦８００ …(A3)
    ただし、
    λ３：赤外レーザビームの波長(ｎｍ)、
    である。
15. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＰ偏光の反射率が２０％より小さいことを特徴とする請求項１４記載の偏光分離素子。
16. 前記偏光分離膜に対する入射光が発散光であり、その入射角度範囲の中心角度におけるＳ偏光の反射率が８０％より大きいことを特徴とする請求項１４又は１５記載の偏光分離素子。
17. レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを光ディスクに対して結像させる対物レンズと、前記光ディスクで反射したレーザビームを受光して光情報を検出する信号検出用受光素子と、前記レーザ光源から光ディスクへの光路と光ディスクから前記信号検出用受光素子への光路との分岐を行う光路分岐手段と、前記レーザ光源の出力を制御するために前記レーザ光源から出射したレーザビームをモニタするモニタ用受光素子と、を備えた光ピックアップ装置であって、
    前記光路分岐手段が請求項１〜１６のいずれか１項に記載の偏光分離素子から成り、前記偏光分離素子から出射したＰ偏光の透過光で前記レーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、前記偏光分離素子から出射したＰ偏光の反射光の一部又は全てが、前記レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、前記モニタ用受光素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。
18. レーザビームを出射するレーザ光源と、前記レーザビームを光ディスクに対して結像させる対物レンズと、前記光ディスクで反射したレーザビームを受光して光情報を検出する信号検出用受光素子と、前記レーザ光源から光ディスクへの光路と光ディスクから前記信号検出用受光素子への光路との分岐を行う光路分岐手段と、前記レーザ光源の出力を制御するために前記レーザ光源から出射したレーザビームをモニタするモニタ用受光素子と、を備えた光ピックアップ装置であって、
    前記光路分岐手段が請求項１〜１６のいずれか１項に記載の偏光分離素子から成り、前記偏光分離素子から出射したＳ偏光の反射光で前記レーザ光源から光ディスクへの光路が構成され、前記偏光分離素子から出射したＳ偏光の透過光の一部又は全てが、前記レーザ光源の出力制御用のモニタ光として、前記モニタ用受光素子に入射することを特徴とする光ピックアップ装置。

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