JP2704684B2 - 光分離素子とこれを使用した受光光学装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク装置な
どに使用されて回転方向に９０度の偏光成分を有する光
を３つの光成分に分離する光分離素子ならびにこの光分
離素子を使用した受光光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光磁気ディスク装置では、その再生出力
を得るために、偏光分離が行われ、ディスクからの戻り
光を、カー回転角による偏光成分の差の出力（ＭＯ信
号）と、フォーカスなどのエラー信号を検出するための
エラー信号検出成分とに分離する必要がある。

【０００３】図６は、従来の偏光分離手段を使用した光
磁気ディスク装置の光学系の構成を示している。半導体
レーザ１から発せられたレーザ光はコリメートレンズ２
により平行光となり、ビームスプリッタ３により反射さ
れ、全反射プリズム４にて反射されて対物レンズ５によ
りディスクＤの記録面に集光される。ディスクＤの記録
面からの反射戻り光は、ビームスプリッタ３を透過し、
ウォラストンプリズム６にて３つの成分に分離され、受
光レンズ７ａと７ｂを経て６分割のピンホトダイオード
８により受光される。ウォラストンプリズム６にて異な
る偏光成分に分離された２つの光束Ｂ１とＢ２はピンホ
トダイオード８の２つの受光部８ａと８ｂとにより受光
され、両受光光量の差からＭＯ信号が検出される。また
偏光状態に依存しない光束Ｂ３は４分割の受光部８ｃに
受光され、これによりフォーカスとトラッキングのエラ
ー信号が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の受光光学装
置では、偏光分離のための素子として、ウォラストンプ
リズム６を使用している。しかしながら、ウォラストン
プリズム６は、水晶などの異方性結晶を２つ使用し、こ
れを貼り合わせて制作しているため製造コストが高いも
のとなっている。さらに、ピンホトダイオード８の４分
割の受光部８ｃにおいてフォーカスエラー信号を得るた
めに、非点隔差を生じさせるシリンドリカルレンズを受
光レンズ７ｂとして設ける必要があり、構成する光学部
品の点数が多くなる。

【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、簡単な構成により光の偏光分離ができ且つ非点隔
差を生じさせることも可能な光分離素子ならびにこれを
使用した受光光学装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、光軸に対する
回転方向に９０度の第１と第２の偏光成分を有する光の
経路に位置する光分離素子であって、第１の偏光成分を
所定の割合で透過させ、第２の偏光成分を所定の割合で
透過させる偏光膜を、互いに平行で且つ光軸に対して角
度をもたせて配置し、両偏光膜の間に偏光面を９０度回
転させる光学部材を配置したことを特徴とするものであ
る。

【０００７】さらに本発明による受光光学装置は、光軸
に対する回転方向に９０度の第１と第２の偏光成分を有
する光の経路に前記光分離素子を配置し、この光分離素
子の両偏光膜を透過する光を受光する受光部と、両偏光
膜からの反射成分をそれぞれ受光する受光部とを設けた
ものである。

【０００８】

【作用】上記手段では、例えば光磁気ディスクにおいて
偏光面にカー回転角が与えられた戻り光が光分離素子に
入射すると、偏光膜によりその一部の成分が反射され、
他の成分が透過する。さらに途中に位置する偏光面を９
０度回転させる光学部材により偏光成分が９０度回転さ
せられ、次の偏光膜に至る。次の偏光膜では、一部が反
射し他の成分が透過する。透過した光を受光部に受ける
ことにより、例えばフォーカスなどのエラー検出が行わ
れる。また両偏光膜から反射された光は互いに偏光方向
の異なる成分となるため、その出力の差を求めることに
よりＭＯ信号などを得ることができるようになる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。
図１は本発明による光分離素子１０の第１実施例を示す
断面図である。図１において、符号１１ａと１１ｂは厚
さが同じ寸法ｔの平板ガラスである。両平板ガラス１１
ａと１１ｂの表面には偏光膜１２ａと１２ｂがコーティ
ングされている。両平板ガラス１１ａと１１ｂの間には
通過する光に対しλ／２の位相差（ただしλは光の波
長）を発生させる位相差板１３が介装されている。

【００１０】図１において紙面上下方向をα軸、紙面に
直交する方向をβ軸としてα−βの直交座標をとり、偏
光面がα方向となる光の成分をＰ波成分、偏光面がβ方
向となる光の成分をＳ波成分とする。また入射光軸Ｂの
光分離素子１０に対する入射角をθとする。

【００１１】前記入射角θはほぼブリュスター角とし、
例えば平板１１ａと１１ｂの屈折率が１．５１のときに
約６０度に設定される。このブリュスター角θならびに
偏光膜１２ａ，１２ｂの設計により、各偏光膜１２ａと
１２ｂの部分では、Ｐ波は１００％透過し、Ｓ波は６０
％透過し、Ｓ波の４０％が反射されるように設定されて
いる。なおこの比率は任意に設定可能である。

【００１２】また前記λ／２の位相差を発生させる位相
差板１３を通過した光はその偏光面が９０度回転させら
れるため、Ｐ波成分はＳ波成分となり、Ｓ波成分はＰ波
成分となる。

【００１３】上記光分離素子１０の機能を説明する。入
射角θにより入射する入射光は、偏光膜１２ａによりＳ
波成分が４０％反射され、６０％が透過する。またこの
偏光膜１２ａにおいてＰ波成分は１００％透過する。す
なわち偏光膜１２ａでは、入射光のうち４０％のＳ波成
分のみが反射する。図１ではこの反射光をＲ１で示して
いる。

【００１４】偏光膜１２ａを透過した６０％のＳ波成分
と１００％のＰ波成分は、平板ガラス１１ａを透過しさ
らに位相差板１３を透過する。この位相差板１３により
偏光面が９０度回転させられるため、次の平板ガラス１
１ｂを透過する光は、１００％のＳ波成分と６０％のＰ
波成分である。

【００１５】次の偏光膜１２ｂでは、Ｓ波成分のうち４
０％が反射され、６０％が透過する。ただしＰ波成分は
反射されないため、この偏光膜１２ｂにより反射されて
平板ガラス１１ｂ内を戻るのは４０％のＳ波成分のみで
ある。このＳ波成分は再び位相差板１３を透過するた
め、偏光面が９０度回転させられ、前記４０％のＳ波成
分はＰ波成分になる。Ｐ波成分は偏光膜１２ａにて反射
されずその全てが通過するため、結果的に偏光膜１２ｂ
により反射された成分はＰ波成分となって、前記反射光
Ｒ１と平行に出力する。このＰ波成分４０％の反射光を
Ｒ２で示す。

【００１６】また前記偏光膜１２ｂでは、Ｓ波成分の６
０％が透過し、さらに６０％のＰ波成分はそのまま全て
透過する。よって符号Ｔで示す透過光は、共に６０％の
Ｓ波成分とＰ波成分を有する光となる。

【００１７】図１では、上記光分離素子１０が光磁気デ
ィスク装置においてディスクの記録面からの戻り光（集
束光）の経路に配置した場合を示している。前述の４０
％のＳ波成分の反射光Ｒ１の経路と、４０％のＰ波成分
の反射光Ｒ２の経路にはそれぞれピンホトダイオードの
受光部２１と２２が配置されている。この両受光部（Ｉ
出力の受光とＪ出力の受光）の受光光量の差を差動増幅
器２３により得ることにより、Ｉ出力とＪ出力の差すな
わちＳ波成分とＰ波成分の光量の差を知ることができ、
光磁気ディスクのＭＯ信号を得ることができる。

【００１８】さらに透過光Ｔの経路（集束点）には４分
割のピンホトダイオード２４が配置されている。透過光
Ｔは戻り光の偏光状態に依存しない光であり、これを４
分割の受光部により検知することにより、フォーカスエ
ラー信号とトラッキングエラー信号を得ることができ
る。なお、光分離素子１０は全体が平板構造であるた
め、これを透過した透過光（集束光）Ｔには非点隔差が
生じている。よってこの非点隔差を利用して４分割の受
光部によりフォーカスエラー信号を得ることができ、図
６に示す従来例のようなシリンドリカルレンズを受光レ
ンズ７ｂとして使用する必要はない。またトラッキング
エラー信号は４分割の受光部によりいわゆるプッシュプ
ル法により検出することができる。

【００１９】図４は、上記光分離素子１０を使用した光
磁気ディスク装置の光学系の構成をさらに詳しく示して
いる。半導体レーザ３１から出射したレーザ光はコリメ
ートレンズ３２により平行光とされる。偏光ビームスプ
リッタ３３ではレーザ光の一部（主にＳ波成分）が反射
されて、トラッキング補正用の可動ミラー３４により反
射され、さらに全反射プリズム３５により反射されて対
物レンズ３６によりディスクの記録面に集光される。デ
ィスクの記録面からの戻り光は、基の経路を戻り、偏光
ビームスプリッタ３３を透過し、受光レンズ３７により
集束させられて前記光分離素子１０に入射する。

【００２０】図５は光分離素子１０の入射方向（図４の
Ｖ方向）から光分離素子１０の配置角度を示している。
図４の装置において水平方向をＸ、垂直方向をＹとした
直交座標を設けると、図１に示すα軸とβ軸との直交座
標は、前記Ｘ−Ｙの直交座標に対し、光軸のまわりを４
５度回転した角度に配置されている。

【００２１】光磁気ディスクからの戻り光にカー回転角
が与えられ、図５に示すように偏光面がＹ軸に対しプラ
スまたはマイナス方向にθｋだけ回転させられていたと
する。図１の光分離素子１０では、θｋだけ回転させら
れた偏光面の成分がα軸方向のＰ波成分とβ軸方向のＳ
波成分として分離され、受光部２１と２２によりＳ波成
分とＰ波成分の差が検出される。よって差動増幅器２３
からの出力により、図５に示すプラスθｋまたはマイナ
スθｋの偏光面の回転方向が検知され、ＭＯ信号が再生
されることになる。

【００２２】図２は本発明による光分離素子の第２実施
例を示している。この実施例は、図１において２枚使用
した平板ガラスを１枚にしたものである。すなわち図２
の光分離素子１０Ａの構造は、入射側から順に、偏光膜
１２ａ、平板ガラス１１、λ／２の位相差を与える位相
差板１３、偏光膜１２ｂとなっている。この光分離素子
１０Ａの機能は図１に示す光分離素子１０と同じであ
り、４０％のＳ波成分となる反射光Ｒ１と４０％のＰ波
成分となる反射光Ｒ２と、共に６０％のＳ波成分とＰ波
成分を有する透過光Ｔとに分離される。

【００２３】図３に示す第３実施例は、構造をさらに簡
略化したものである。この実施例に示す光分離素子１０
Ｂは、水晶などの異方性結晶を使用し、透過光にλ／２
の位相差を与えることができる厚さ寸法ｔ１とした位相
差板１３ａの両面に、直接偏光膜１２ａと１２ｂがコー
ティングされているものである。この実施例では、表面
の偏光膜１２ａにて１００％のＰ波成分と６０％のＳ波
成分が透過する。この透過光は、位相差板１３ａを透過
していくうちに偏光面が９０度回転させられ、後面の偏
光膜１２ｂに至った時点で、１００％のＳ波成分と６０
％のＰ波成分となる。偏光膜１２ｂでは、共に６０％の
Ｓ波成分とＰ波成分が透過して透過光Ｔが得られるが、
４０％のＳ波成分が反射される。このＳ波成分は位相差
板１３ａ内を透過するにしたがってＰ波成分となり偏光
膜１２ａを透過する。よって共に４０％のＰ波成分とＳ
波成分がそれぞれ反射光Ｒ１とＲ２として得られる。

【００２４】なお本発明は上記各実施例に限られるもの
ではなく、例えば図２の第２実施例において、位相差板
１３を表面の偏光膜１２ａの次に設け、その後に平板ガ
ラス１１と偏光膜１２ｂを設けてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、小寸法で
簡単な構成の光分離素子を得ることができる。またこの
光分離素子を使用することにより、小型の受光光学装置
を形成できる。さらに光分離素子は平板構成にできるた
め、これを透過した光は非点隔差を含むことになり、そ
のままフォーカスエラーの検出が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図２】本発明の第２実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図３】本発明の第３実施例による光分離素子を示す断
面図、

【図４】本発明の光分離素子を使用した光磁気ディスク
装置の光学系の配置斜視図、

【図５】図４の装置における光分離素子の配置角度を示
す説明図、

【図６】従来の光分離素子ならびにこれを使用した受光
光学装置を示す配置側面図、

【符号の説明】

１０，１０Ａ，１０Ｂ 光分離素子 １１，１１ａ，１１ｂ 平板ガラス １２ａ，１２ｂ 偏光膜 １３，１３ａ 位相差板 ２１，２２ ピンホトダイオード ２４ ４分割ピンホトダイオード ３１ 半導体レーザ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光軸に対する回転方向に９０度の第１と
   第２の偏光成分を有する光の経路に位置する光分離素子
   であって、第１の偏光成分を所定の割合で透過させ、第
   ２の偏光成分を所定の割合で透過させる光膜を、互いに
   平行で且つ光軸に対して角度をもたせて配置し、両偏光
   膜の間に偏光面を９０度回転させる光学部材を配置した
   ことを特徴とする光分離素子。
2. 【請求項２】 光軸に対する回転方向に９０度の第１と
   第２の偏光成分を有する光の経路に請求項１記載の光分
   離素子を配置し、この光分離素子の両偏光膜を透過する
   光を受光する受光部と、両偏光膜からの反射成分をそれ
   ぞれ受光する受光部とを設けたことを特徴とする受光光
   学装置。