JP3456610B2 - Polarization separation element, optical pickup and magneto-optical signal reproducing device - Google Patents

Polarization separation element, optical pickup and magneto-optical signal reproducing device

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JP3456610B2
JP3456610B2 JP18078995A JP18078995A JP3456610B2 JP 3456610 B2 JP3456610 B2 JP 3456610B2 JP 18078995 A JP18078995 A JP 18078995A JP 18078995 A JP18078995 A JP 18078995A JP 3456610 B2 JP3456610 B2 JP 3456610B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 (1)偏光分離素子 (1−1)2軸結晶素子 (1−2)1軸性結晶素子 (2)光ピツクアツプ (3)光磁気信号再生装置 (4)他の実施例 発明の効果[Table of Contents] The present invention will be described in the following order. Industrial applications Conventional technology Problems to be Solved by the Invention Means for solving the problems Action Example (1) Polarization separation element (1-1) Biaxial crystal element (1-2) Uniaxial crystal element (2) Optical pickup (3) Magneto-optical signal reproducing device (4) Other embodiments The invention's effect

【0002】[0002]

【産業上の利用分野】本発明は偏光分離素子に関する。
例えば光磁気信号の再生に用いられる光ピツクアツプに
用いるものに好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polarization separation element.
For example, it is suitable for use in an optical pickup used for reproducing a magneto-optical signal.

【0003】[0003]

【従来の技術】図11に、光磁気デイスク装置に用いら
れている光ピツクアツプの構成を示す。光ピツクアツプ
1は複数の光学部品2〜10によつて構成されている。
この光ピツクアツプ1はレーザダイオード2より射出さ
れたレーザ光をグレーテイング素子3、ビームスプリツ
タ4、コリメータレンズ5及び対物レンズ6を介して光
磁気デイスク11上に集光し、その反射光をウオーラス
トンプリズム7及びマルチレンズ8を介してフオトデイ
テクタ9上に結像するようになされている。ここでウオ
ーラストンプリズム7は結晶の複屈折性を利用した偏光
分離素子であり、2つの偏光を分離するのに用いられて
いる。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows the structure of an optical pickup used in a magneto-optical disk device. The optical pickup 1 is composed of a plurality of optical components 2 to 10.
The optical pickup 1 focuses the laser light emitted from the laser diode 2 onto the magneto-optical disk 11 via the grating element 3, the beam splitter 4, the collimator lens 5 and the objective lens 6, and reflects the reflected light. An image is formed on the photo detector 9 through the Ruston prism 7 and the multi-lens 8. Here, the Wollaston prism 7 is a polarization splitting element that utilizes the birefringence of crystals, and is used to split two polarized lights.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが現在用いられ
ている光ピツクアツプは複数の光学部品を個別に位置決
めして構成されているため小型化が難しく、また信頼性
を高めるのが難しいという問題があつた。
However, the optical pick-up currently used has a problem that it is difficult to miniaturize and it is difficult to improve reliability because it is formed by positioning a plurality of optical components individually. It was

【0005】そこで複数の光学部品を受光素子群が形成
された半導体基板上に一体化した複合光学素子を実現す
ることにより光ピツクアツプを小型化することが望まれ
ているが、前述のウオーラストンプリズム7を始めとし
て現在用いられている偏光分離素子はいずれも光線を透
過することにより偏光を分離する方式であるためこの種
の複合光学素子には不向きであつた。
Therefore, it is desired to reduce the size of the optical pickup by realizing a composite optical element in which a plurality of optical components are integrated on a semiconductor substrate on which a light receiving element group is formed. All of the polarization separation elements currently used, including the prism 7, are of a type that separates polarized light by transmitting light rays, so that it is unsuitable for this type of composite optical element.

【0006】そこでこの種の複合光学素子に適した偏光
分離素子として、結晶内で光線の反射を1回以上伴う偏
光分離素子の実現が望まれているが、結晶内における屈
折率は入射光線の偏光方向及び光線波面法線の方向によ
つて異なるため、反射のたびに光線が分離するのを避け
得ず、各偏光に対応する光束が拡散するのを避け得ない
という問題があつた。
Therefore, as a polarization separation element suitable for this type of composite optical element, it is desired to realize a polarization separation element involving reflection of a light ray at least once in a crystal. Since there are differences depending on the polarization direction and the direction of the ray wavefront normal, there is a problem in that it is unavoidable that the light beam is separated at each reflection, and that the light flux corresponding to each polarization is diffused.

【0007】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、各偏光を結晶内で反射させる場合にも取扱いが容易
な偏光分離素子を提案しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and it is an object of the present invention to propose a polarization separation element which is easy to handle even when each polarized light is reflected in a crystal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、入射光線を反射する界面の法線を
結晶の光学特性を表す屈折率楕円体の3つの屈折率のう
ちの1つの屈折率に対応する方位と一致するように配置
し、反射時においてP偏光成分及びS偏光成分それぞれ
についての位相差及び反射率差が生じないように光学特
性を制御したものを偏光分離素子として用いる。
In order to solve such a problem, in the present invention, the normal line of the interface that reflects an incident light ray is one of three refractive indices of an index ellipsoid that represents the optical characteristics of a crystal. A polarization separation element is used which is arranged so as to match the direction corresponding to the refractive index and whose optical characteristics are controlled so as not to cause a phase difference and a reflectance difference for the P-polarized component and the S-polarized component during reflection. .

【0009】[0009]

【作用】偏光分離素子の内部又は界面付近で反射された
反射されたP偏光成分及びS偏光成分は反射後も分離せ
ず偏光分離素子内を進行する。
The reflected P-polarized light component and S-polarized light component reflected inside or near the interface of the polarization beam splitting element do not separate even after reflection and proceed in the polarization beam splitting element.

【0010】[0010]

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0011】(1)偏光分離素子 (1−1)2軸結晶素子 本発明に係る偏光分離素子の構成を結晶の光学特性を表
す屈折率楕円体を用いて説明する。ここでは屈折率楕円
体を与える3つの屈折率nx 、ny 、nz の値が全て異
なる結晶、すなわち2軸性結晶を例に説明する。まず屈
折率楕円体を与える3つの屈折率nx 、ny 、nz のう
ち1つの屈折率に対応する方位と反射界面の法線とが一
致しているものとして光線の反射特性を確認する。
(1) Polarization Separation Element (1-1) Biaxial Crystal Element The structure of the polarization separation element according to the present invention will be described using an index ellipsoid showing the optical characteristics of crystals. Here, a crystal having three different refractive indices nx, ny, and nz that give an index ellipsoid, that is, a biaxial crystal will be described as an example. First, the reflection characteristics of light rays are confirmed assuming that the azimuth corresponding to one of the three refractive indices nx, ny, and nz that gives the refractive index ellipsoid coincides with the normal line of the reflective interface.

【0012】この実施例では屈折率nz に対応する方位
を反射界面の法線に一致させる場合について説明する。
因に屈折率nx 、ny 及びnz に対応する方位は図1の
X’軸、Y’軸及びZ軸である。ここでは図1に示す屈
折率楕円体にXZ平面に沿つて入射された光線がXY平
面で反射されるものとして反射光と入射光との光学的な
関係を確認する。因にベクトルkinは入射光の波面法線
方向を表し、ベクトルkout は出射光(反射光)の波面
法線方向を表している。
In this embodiment, the case where the azimuth corresponding to the refractive index nz is made coincident with the normal line of the reflecting interface will be described.
Incidentally, the directions corresponding to the refractive indices nx, ny and nz are the X'axis, the Y'axis and the Z axis in FIG. Here, the optical relationship between the reflected light and the incident light is confirmed assuming that the light ray incident on the index ellipsoid shown in FIG. 1 along the XZ plane is reflected on the XY plane. Incidentally, the vector k in represents the wavefront normal direction of the incident light, and the vector k out represents the wavefront normal direction of the emitted light (reflected light).

【0013】さてベクトルkinに対応する固有偏光及び
固有屈折率は、ベクトルkinに垂直でありかつ原点を通
る平面で屈折率楕円体を切つた断面の2つの軸及びその
長さによつて表される。この断面の概念図を図2に示
す。図2はA方向から屈折率楕円体を切つた断面図であ
る。2つの固有偏光方向をベクトルD1 及びベクトルD
2 で示し、それぞれに対応する固有屈折率をN1 及びN
2 で表す。
[0013] Now specific polarization and specific refractive index corresponding to the vector k in the Yotsute two axes and the length of SetsuTsuta sectional refractive index ellipsoid in a plane passing through the are and origin perpendicular to the vector k in expressed. A conceptual diagram of this cross section is shown in FIG. FIG. 2 is a sectional view in which the index ellipsoid is cut from the A direction. Two characteristic polarization directions are vector D 1 and vector D
2 and the corresponding intrinsic refractive indices are N 1 and N
Expressed as 2 .

【0014】このときベクトルD1 の偏光方向をもつた
光線が反射後にどの方向に進行するかを検証する。図3
に反射の前後においてS偏光とP偏光が通常どのように
変化するかを示す。ここで通常と言つているのは入射光
が全反射する場合や光学薄膜によつて反射される場合等
のことであり、S偏光及びP偏光に位相差が生じた場合
にはこの図で表記できない。
At this time, it is verified which direction the light ray having the polarization direction of the vector D 1 travels after being reflected. Figure 3
Shows how S-polarized light and P-polarized light normally change before and after reflection. Here, the term "normal" means that the incident light is totally reflected or is reflected by the optical thin film. When a phase difference occurs between the S-polarized light and the P-polarized light, it is shown in this figure. Can not.

【0015】さてベクトルD1 の固有偏光方向をもつた
光線の反射前の偏光方向に対して、図3に示す偏光Sin
及びPinを重ねて表示すると図4のようになる。因に図
4はA方向(ベクトルkinの方向)から見た図である。
ここでP偏光及びS偏光について、反射の前後における
位相差と反射率差とが共に抑圧されていると仮定する
と、反射直後における偏光方向は図5に示すようにな
る。因にこの図5はB方向(ベクトルkout と反対方
向)から見た図である。この図5から分かるように、偏
光方向ベクトルD1 、D1'とS偏光方向、P偏光方向と
の関係は反射の前後において保存されている。
Now, with respect to the polarization direction before reflection of the light ray having the characteristic polarization direction of the vector D 1, the polarization S in shown in FIG.
And P in are overlapped and displayed as shown in FIG. Incidentally, FIG. 4 is a diagram viewed from the direction A (direction of the vector k in ).
Here, assuming that both the phase difference and the reflectance difference before and after reflection for P-polarized light and S-polarized light are suppressed, the polarization direction immediately after reflection is as shown in FIG. Incidentally, FIG. 5 is a view seen from the B direction (direction opposite to the vector k out ). As can be seen from FIG. 5, the relationship between the polarization direction vectors D 1 and D 1 'and the S polarization direction and the P polarization direction is preserved before and after reflection.

【0016】さてベクトルkout の方向は一般には、反
射後の固有屈折率が定まらないと定まらない。そこで固
有屈折率が反射の前後で変わらないと仮定すると、図1
における入射角αinと出射角αout とは同じ値になる。
このときベクトルkout に対応する固有偏光方向及び固
有屈折率はこの系の幾何学的対称性から図6のようにな
る。図6は幾何学的に図2と同じであり、入射時の固有
偏光方向を表すベクトルD1 と反射後の固有偏光方向を
表すベクトルD1'とは一致することが分かる。同様に固
有屈折率N1 及びN1'についても一致することが分か
る。
The direction of the vector k out is generally not determined unless the intrinsic refractive index after reflection is determined. Therefore, assuming that the intrinsic refractive index does not change before and after reflection,
The incident angle α in and the output angle α out at are the same value.
At this time, the intrinsic polarization direction and the intrinsic refractive index corresponding to the vector k out are as shown in FIG. 6 from the geometrical symmetry of this system. FIG. 6 is geometrically the same as FIG. 2, and it can be seen that the vector D 1 representing the eigen polarization direction upon incidence and the vector D 1 ′ representing the eigen polarization direction after reflection match. Similarly, it can be seen that the intrinsic refractive indices N 1 and N 1 ′ are the same.

【0017】すなわち結晶内で反射された反射光の波面
法線方向を表すベクトルkout の射出角αout は入射光
の波面法線方向を表すベクトルkinの入射角αinと同じ
角度であり、反射前のベクトルD1 と反射後のベクトル
11とが互いに一致することから反射時に偏光成分が分
離しないことが分かる。これはベクトルD2 の固有偏光
をもつた光線の反射の場合についても同様である。
That is, the exit angle α out of the vector k out representing the wavefront normal direction of the reflected light reflected in the crystal is the same angle as the incident angle α in of the vector k in representing the wavefront normal direction of the incident light. Since the vector D 1 before reflection and the vector D 11 after reflection match each other, it can be seen that the polarization components are not separated during reflection. This is also the case for the reflection of light rays with the eigenpolarization of vector D 2 .

【0018】以上のように、結晶の光学特性を表す屈折
率楕円体の3つの屈折率のうち1つの屈折率に対応する
方位が反射界面の法線に一致するように配置し、加えて
反射時においてP偏光成分及びS偏光成分に位相差及び
反射率差が生じないように光学特性を制御した結晶を偏
光分離素子として用いることにより、偏光分離素子の内
部又はその界面付近において光線を反射させるような使
い方をしても光線が分離しない偏光分離素子を実現する
ことができる。
As described above, the azimuth corresponding to one of the three refractive indices of the refractive index ellipsoid representing the optical characteristics of the crystal is arranged so that it coincides with the normal line of the reflective interface, and in addition, reflection is performed. By using a crystal whose polarization characteristics are controlled so that a P-polarized component and an S-polarized component do not cause a phase difference and a reflectance difference, a light beam is reflected inside the polarization separating element or near its interface. It is possible to realize a polarization separation element in which light rays are not separated even in such a usage.

【0019】(1−2)1軸性結晶素子 ここでは前項において説明した2軸性結晶の特別な場合
の例として1軸性結晶について述べる。1軸性結晶は3
つの屈折率のうち2つの屈折率が等しい結晶である。因
に1軸性結晶の場合には光学特性を比較的簡単に数式で
表せるため2軸性結晶と同じ効果が得られることを数式
を用いて説明する。
(1-2) Uniaxial Crystal Element Here, a uniaxial crystal will be described as an example of the special case of the biaxial crystal described in the preceding section. Uniaxial crystals are 3
It is a crystal in which two of two refractive indexes are equal. By the way, it will be explained using mathematical formulas that, in the case of a uniaxial crystal, the optical characteristics can be expressed relatively easily by a mathematical formula, and the same effect as that of a biaxial crystal can be obtained.

【0020】偏光が1軸性結晶内において面反射するも
のとし、出射偏光の反射方向を図7を用いて求める。こ
こでベクトルesin はS偏光方向の単位ベクトルを表
し、ベクトルepin はP偏光方向の単位ベクトルを表し
ている。このとき任意の偏光の入射方向を表すベクトル
inはこれら単位ベクトルを用いると、次式
It is assumed that the polarized light is surface-reflected in the uniaxial crystal, and the reflection direction of the outgoing polarized light is obtained using FIG. Here, the vector e sin represents a unit vector in the S polarization direction, and the vector e pin represents a unit vector in the P polarization direction. At this time, if these unit vectors are used for the vector a in representing the incident direction of arbitrary polarized light,

【数1】 となり、面反射された偏光の射出方向を表すベクトルa
out は同様にこれら単位ベクトルを用いると、次式
[Equation 1] And the vector a representing the emission direction of the plane-reflected polarized light
When out similarly using these unit vectors, the following equation

【数2】 と表すことができる。[Equation 2] It can be expressed as.

【0021】ここで一軸性結晶の光学軸が反射界面に平
行な面内に配置されている場合を考える。これは図8に
おいて、光学軸のX軸回りの回転角θが0であり、また
Z軸周りの回転角φが所定値の場合と考えれば良い。因
に入射光は反射面11Aにおいて反射されるものとす
る。さて図7において、入射光及び出射光(反射光)の
屈折率をそれぞれNin及びNout とし、かつ反射面の面
法線をRとおくと、スネルの法則より、次式
Here, consider a case where the optical axis of the uniaxial crystal is arranged in a plane parallel to the reflection interface. This can be considered as a case where the rotation angle θ around the X axis of the optical axis is 0 in FIG. 8 and the rotation angle φ around the Z axis is a predetermined value. Incidentally, it is assumed that the incident light is reflected by the reflecting surface 11A. Now, in FIG. 7, assuming that the refractive indices of the incident light and the outgoing light (reflected light) are N in and N out , respectively, and the surface normal of the reflecting surface is R, the following formula is obtained from Snell's law.

【数3】 が成り立つ。[Equation 3] Holds.

【0022】さて1軸性結晶内を進行する光線には、常
光(一軸性結晶の常光線屈折率noに対応する光線であ
つてスネルの法則に従う)と、異常光(スネルの法則に
従わない)とがあり、反射時に光線は常光と異常光とに
それぞれ分離するのが通常である。すなわち通常は反射
時に常光が常光と異常光とに分離され、また異常光が常
光と異常光とに分離される。しかしながら本実施例にお
いて説明する結晶素子の場合には、結晶軸の設定条件等
より常光及び異常光は反射してもそのままとなるように
なされている。すなわち常光は反射しても常光のままで
あり、異常光は反射しても異常光のままとなる。
Now, the rays propagating in the uniaxial crystal include ordinary rays (rays corresponding to the ordinary ray refractive index n o of the uniaxial crystal and complying with Snell's law) and extraordinary rays (following Snell's law). When the light is reflected, it is usually separated into ordinary and extraordinary rays. That is, normally, when reflected, the ordinary light is separated into ordinary light and extraordinary light, and the extraordinary light is separated into ordinary light and extraordinary light. However, in the case of the crystal element described in the present embodiment, the ordinary light and the extraordinary light are kept as they are, depending on the setting conditions of the crystal axis. That is, the ordinary light remains the ordinary light even when reflected, and the abnormal light remains the abnormal light even when reflected.

【0023】このことを証明するため、ここでは光線の
分離が生じないと仮定し、結論に矛盾しないことを示
す。まず常光の場合を考える。さてこの結晶は固有屈折
率Nin=Nout の条件を満たすことにより、入射光の波
面法線方向ベクトルkin、射出光の波面法線方向ベクト
ルkout 、単位ベクトルesin 、esout、epin 、e
poutのそれぞれは、次式
In order to prove this, it is assumed here that ray separation does not occur, and it is shown that the conclusion is consistent. First, consider the case of ordinary light. By satisfying the condition of intrinsic refractive index N in = N out , the crystal has a wavefront normal direction vector k in of incident light, a wavefront normal direction vector k out of emitted light, unit vectors e sin , e sout and e. pin , e
Each of pout is

【数4】 となる。[Equation 4] Becomes

【0024】従つて入射偏光方向ベクトルain及び射出
偏光方向ベクトルaout を与える(1)式及び(2)式
に(4)式を代入すると、次式
Therefore, substituting the equation (4) into the equations (1) and (2) giving the incident polarization direction vector a in and the exit polarization direction vector a out , the following equation is obtained.

【数5】 [Equation 5]

【数6】 となる。[Equation 6] Becomes

【0025】ここで反射面に入射する常光の入射角を−
αとして反射光の射出角をαとして扱うことにし、一軸
性結晶の常光線屈折率no に対応する軸を主軸と呼び、
他方の屈折率に対応する軸を副軸と呼ぶことにする。さ
てこの定義に基づき、反射面において反射された出射光
の主軸方向ベクトルec (α)を求める。ここでX軸周
りの回転角θは0であることにより、出射光の主軸方向
ベクトルec (α)は、次式
Here, the incident angle of the ordinary light incident on the reflecting surface is defined as −
The emission angle of the reflected light is treated as α, and the axis corresponding to the ordinary ray refractive index n o of the uniaxial crystal is called the principal axis.
The axis corresponding to the other refractive index will be called the minor axis. Now, based on this definition, the principal axis direction vector e c (α) of the outgoing light reflected on the reflecting surface is obtained. Since the rotation angle θ around the X axis is 0, the principal axis direction vector e c (α) of the emitted light is

【数7】 となる。一方、入射光の主軸方向ベクトルec (−α)
は、次式
[Equation 7] Becomes On the other hand, the principal axis direction vector e c (-α) of the incident light
Is the expression

【数8】 と表すことができる。[Equation 8] It can be expressed as.

【0026】さてここで入射光は常光であるため、入射
偏光方向ベクトルain=ec (−α)とおくと、(5)
式及び(6)式を与える係数A及びBは、それぞれ次式
Since the incident light is ordinary light here, if the incident polarization direction vector a in = e c (-α) is set, (5)
The coefficients A and B that give the equation and the equation (6) are respectively expressed by the following equations.

【数9】 となる。[Equation 9] Becomes

【0027】従つて射出偏光方向ベクトルaout は、次
Therefore, the outgoing polarization direction vector a out is

【数10】 となる。このことは反射後においても常光は常光のまま
であることを意味する。
[Equation 10] Becomes This means that the ordinary light remains ordinary after reflection.

【0028】同様の関係を異常光についても求める。こ
こで入射偏光方向ベクトルain=eL (−α)とする
と、射出偏光方向ベクトルaout についてもaout =−
L (α)が成り立つことを示すことができ、異常光は
同じ屈折率に対応した異常光のままであることが分か
る。因に異常光の場合には常光の場合と異なり、波面法
線方向に応じて屈折率が一般に異なる。以上より、1軸
性結晶に入射した光線が反射面で反射される際に常光と
異常光とがそれぞれそのまま反射されることが分かる。
A similar relationship is obtained for extraordinary light. Here, assuming that the incident polarization direction vector a in = e L (−α), the output polarization direction vector a out is also a out = −
It can be shown that e L (α) holds, and it can be seen that the extraordinary ray remains the extraordinary ray corresponding to the same refractive index. Incidentally, in the case of extraordinary light, unlike the case of ordinary light, the refractive index generally differs depending on the wavefront normal direction. From the above, it can be seen that when the light ray incident on the uniaxial crystal is reflected by the reflecting surface, the ordinary ray and the extraordinary ray are reflected as they are.

【0029】以上のように、一軸性結晶の光学特性を表
す屈折率楕円体の3つの屈折率のうち1つの屈折率に対
応する方位を反射界面の法線に一致させ、かつ反射時の
P偏光成分及びS偏光成分の位相差及び反射率差が抑圧
された結晶を偏光分離素子として用いることにより、結
晶の内部又は結晶の界面付近において光線を反射させる
ような使い方をしても光線を分離することなく反射でき
る偏光分離素子を得ることができる。この偏光分離素子
を半導体素子と一体に集積化すれば光磁気信号の検出に
用いる光ピツクアツプの小型化を実現することができ
る。
As described above, the azimuth corresponding to one of the three refractive indices of the refractive index ellipsoid showing the optical characteristics of the uniaxial crystal is made to coincide with the normal line of the reflective interface, and P at the time of reflection is used. By using a crystal in which the phase difference and reflectance difference of the polarization component and the S polarization component are suppressed as a polarization separation element, the light beam is separated even if it is used to reflect the light beam inside the crystal or near the crystal interface. It is possible to obtain a polarization beam splitting element that can reflect light without doing so. If this polarization separation element is integrated with a semiconductor element, the size of the optical pickup used for detecting a magneto-optical signal can be reduced.

【0030】(2)光ピツクアツプ この項では前項までに説明した偏光分離素子を用いて構
成した光磁気信号検出用の光ピツクアツプを説明する。
図9に示す光ピツクアツプ21は筺体22内にレーザダ
イオードLD、偏光分離素子23、フオトデイテクタP
D1〜PD3を集積した半導体基板24等を一体に組み
合わせた構成でなる。因に凹形状の筺体22の開口は透
明部材25によつて塞がれている。
(2) Optical Pickup This section describes an optical pickup for detecting a magneto-optical signal, which is constructed by using the polarization separation element described in the previous section.
The optical pickup 21 shown in FIG. 9 includes a laser diode LD, a polarization separation element 23, and a photodetector P in a housing 22.
The semiconductor substrate 24 and the like in which D1 to PD3 are integrated are integrally combined. Incidentally, the opening of the concave housing 22 is closed by the transparent member 25.

【0031】この偏光分離素子23は前項で説明した結
晶素子でなり、結晶内で光線を2回反射させている。こ
こで偏光分離素子23は断面略台形形状に加工されてお
り、レーザダイオードLDと向き合う斜面によつてレー
ザ光を反射し、光磁気デイスク(図示せず)の記録面を
照射するようになされている。また偏光分離素子23は
光磁気デイスクの記録面において反射されたレーザ光を
偏光分離素子23の斜面に貼り付けられたビームスプリ
ツタ膜26を介して結晶内に導き、一部を偏光分離素子
23の底面から外部の半透過膜27に出力するようにな
されている。
The polarization separation element 23 is the crystal element described in the previous section, and reflects the light beam twice inside the crystal. Here, the polarization separation element 23 is processed to have a substantially trapezoidal cross section, and the laser light is reflected by the slope facing the laser diode LD so as to irradiate the recording surface of the magneto-optical disk (not shown). There is. The polarization separation element 23 guides the laser light reflected on the recording surface of the magneto-optical disk into the crystal through the beam splitter film 26 attached to the slope of the polarization separation element 23, and a part of the polarization separation element 23. It is designed to output from the bottom surface of the to the semi-transmissive film 27 on the outside.

【0032】このとき半透過膜27を透過した光線はフ
オトデイテクタPD1によつて受光される。一方、偏光
分離素子23の底面において反射されたレーザ光は、偏
光分離素子23の上面に設けられた全反射膜28で再び
反射された後、偏光分離素子23の底面から射出され
る。このとき偏光分離素子23から射出されたレーザ光
の射出位置は、レーザ光がS偏光波成分であるかP偏光
波成分であるかに応じて異なり、それぞれフオトデイテ
クタPD2及びPD3上にスポツト群として集光する。
At this time, the light beam transmitted through the semi-transmissive film 27 is received by the photodetector PD1. On the other hand, the laser light reflected on the bottom surface of the polarization separation element 23 is reflected again by the total reflection film 28 provided on the top surface of the polarization separation element 23, and then emitted from the bottom surface of the polarization separation element 23. At this time, the emission position of the laser light emitted from the polarization separation element 23 differs depending on whether the laser light is the S-polarized wave component or the P-polarized wave component, and is collected as spot groups on the photodetectors PD2 and PD3, respectively. Glow.

【0033】このようにスポツト群が2つにきちんと分
離するのは、偏光分離素子23の内部で光線が反射する
際に光線の分離が生じないためであり、フオトデイテク
タPD2及びPD3から得られる出力信号の差分を求め
ることにより光磁気信号を得ることができる。因にフオ
トデイテクタPD1〜PD3の出力信号の和を求めれば
ピツト信号を得ることができる。またフオトデイテクタ
PD1の出力信号と、フオトデイテクタPD2及びPD
3のうち少なくとも1つの出力信号を用いればフオーカ
スエラー信号を得ることができる。さらにフオトデイテ
クタPD1〜PD3の出力信号のうち少なくとも1つか
らトラツキングエラーを求めることができる。
The reason why the spot group is properly separated into two in this way is that the light rays are not separated when they are reflected inside the polarization separation element 23, and the output signals obtained from the photodetectors PD2 and PD3. A magneto-optical signal can be obtained by obtaining the difference between Incidentally, if the sum of the output signals of the photo detectors PD1 to PD3 is obtained, the pit signal can be obtained. The output signal of the photo detector PD1 and the photo detectors PD2 and PD
A focus error signal can be obtained by using at least one of the three output signals. Furthermore, the tracking error can be obtained from at least one of the output signals of the photo detectors PD1 to PD3.

【0034】以上の構成によれば、受光素子が形成され
た半導体基板24上に前項の条件を満たす偏光分離素子
23及び発光素子を配置して光ピツクアツプを形成した
ことにより、光磁気信号検出用の光ピツクアツプを小型
かつ軽量化することができる。このように光ピツクアツ
プを個別部品を組み合わせることなく構成したことによ
り、調整工数の低減と信頼性の向上を達成することがで
きる。
According to the above construction, the polarization splitting element 23 and the light emitting element satisfying the above-mentioned conditions are arranged on the semiconductor substrate 24 on which the light receiving element is formed to form the optical pickup, thereby detecting the magneto-optical signal. It is possible to reduce the size and weight of the optical pickup. By thus configuring the optical pickup without combining individual components, it is possible to reduce the adjustment man-hours and improve the reliability.

【0035】(3)光磁気信号再生装置 最後にこの光ピツクアツプ21を用いた応用装置の一例
を説明する。図10は光磁気デイスク再生装置31を示
している。光磁気デイスク再生装置31は光磁気デイス
ク32の所定位置を光ピツクアツプ21から射出された
レーザ光で照明し、当該所定位置で反射されたレーザ光
をフオトデイテクタPD1〜PD3で受光する。光ピツ
クアツプ21はフオトデイテクタPD1〜PD3によつ
て反射光を電気信号に変換し、これをI/Vアンプ33
に与える。
(3) Magneto-optical signal reproducing device Finally, an example of an applied device using the optical pickup 21 will be described. FIG. 10 shows a magneto-optical disk reproducing device 31. The magneto-optical disk reproducing device 31 illuminates a predetermined position of the magneto-optical disk 32 with the laser light emitted from the optical pickup 21, and the laser light reflected at the predetermined position is received by the photo detectors PD1 to PD3. The optical pickup 21 converts the reflected light into an electric signal by the photo detectors PD1 to PD3, and the I / V amplifier 33 converts the reflected light into an electric signal.
Give to.

【0036】I/Vアンプ33はフオトデイテクタPD
1〜PD3から出力される電気信号を電流電圧変換して
増幅し、増幅結果をマトリクスアンプ34に出力する。
ここでマトリクスアンプ34は入力信号を演算し、トラ
ツキングエラー信号S1、フオーカスエラー信号S2、
光磁気信号S3及びピツト信号S4を生成する。復調復
号回路35は光磁気信号S3及びピツト信号S4を復号
し、これを後段の処理回路に出力する。
The I / V amplifier 33 is a photo detector PD.
The electrical signals output from 1 to PD3 are current-voltage converted and amplified, and the amplification result is output to the matrix amplifier 34.
Here, the matrix amplifier 34 calculates the input signal, and the tracking error signal S1, the focus error signal S2,
The magneto-optical signal S3 and the pit signal S4 are generated. The demodulation / decoding circuit 35 decodes the magneto-optical signal S3 and the pit signal S4 and outputs the decoded signal to the processing circuit in the subsequent stage.

【0037】以上の構成によれば、光磁気デイスク再生
装置31の光ピツクアツプとして小型かつ軽量である光
ピツクアツプ21を用いたことにより、従来に比して一
段と小型の光磁気デイスク再生装置を実現することがで
きる。
According to the above construction, by using the small and lightweight optical pickup 21 as the optical pickup of the magnetooptical disc reproducing apparatus 31, a much smaller magnetooptical disc reproducing apparatus than the conventional one is realized. be able to.

【0038】(4)他の実施例 なお上述の実施例においては、本発明に係る結晶素子を
用いた光ピツクアツプとして図9に示す構成のものにつ
いて述べたが、構成要素の組み合わせや各要素の配置等
についてはこれに限らず他の態様を取り得る。例えばホ
ログラム光学素子等を構成要素として用いるものについ
ても適用し得る。
(4) Other Embodiments In the above-described embodiments, the optical pickup using the crystal element according to the present invention has the structure shown in FIG. The arrangement and the like are not limited to this, and other modes can be adopted. For example, it is also applicable to those using a hologram optical element or the like as a constituent element.

【0039】また上述の実施例においては、光ピツクア
ツプとして光磁気デイスク用のものについて述べたが、
本発明はこれに限らず、書換可能なコンパクトデイスク
(MO−CD)や光テープ等の光記録媒体から情報を読
み出すのに用いる光ピツクアツプにも広く適用し得る。
同様に上述の実施例においては、光ピツクアツプの応用
装置として光磁気デイスク再生装置について述べたが、
本発明はこれに限らず、光テープ記録装置等の光再生装
置に広く適用し得る。
Further, in the above-mentioned embodiment, the one for the magneto-optical disk has been described as the optical pickup.
The present invention is not limited to this, and can be widely applied to an optical pickup used for reading information from an optical recording medium such as a rewritable compact disk (MO-CD) or an optical tape.
Similarly, in the above-mentioned embodiment, the magneto-optical disk reproducing device has been described as the application device of the optical pickup.
The present invention is not limited to this, and can be widely applied to an optical reproducing device such as an optical tape recording device.

【0040】[0040]

【発明の効果】上述のように本発明によれば、入射光線
を反射する界面の法線を結晶の光学特性を表す屈折率楕
円体の3つの屈折率のうちの1つの屈折率に対応する方
位と一致させて配置し、反射時におけるP偏光成分及び
S偏光成分それぞれについて位相差及び反射率差が抑圧
されたものを偏光分離素子として用いるようにしたこと
により、各偏光成分の光束を取り扱うのが容易な小型か
つ軽量の偏光分離素子を実現することができる。またこ
の偏光分離素子を用いることにより光ピツクアツプや光
磁気信号再生装置を一段と小型化することができる。
As described above, according to the present invention, the normal line of the interface that reflects an incident light ray corresponds to one of the three refractive indices of the index ellipsoid representing the optical characteristics of the crystal. The light beams of the respective polarization components are handled by arranging them so as to match the azimuth and using as the polarization separation element those in which the phase difference and the reflectance difference of the P polarization component and the S polarization component at the time of reflection are suppressed. It is possible to realize a small-sized and lightweight polarization separation element that is easy to operate. Further, by using this polarization separation element, the optical pickup and the magneto-optical signal reproducing device can be further downsized.

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

【図1】結晶の光学特性を表す屈折率楕円体を示す略線
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an index ellipsoid showing the optical characteristics of a crystal.

【図2】光線が入射される方向から見た屈折率楕円体の
断面を示す略線図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of an index ellipsoid viewed from a direction in which a light ray is incident.

【図3】偏光成分の反射を示す略線図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing reflection of a polarized component.

【図4】光線が入射される方向から見た固有偏光方向を
示す略線図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing an intrinsic polarization direction viewed from a direction in which a light ray is incident.

【図5】反射された光線が出力される方向から見た固有
偏光方向を示す略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing an intrinsic polarization direction viewed from a direction in which a reflected light beam is output.

【図6】反射された光線が出力される方向から見た屈折
率楕円体の断面を示す略線図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of an index ellipsoid viewed from a direction in which a reflected light beam is output.

【図7】入射側及び反射側偏光成分の単位ベクトルを示
す略線図である。
FIG. 7 is a schematic diagram showing unit vectors of incident-side and reflection-side polarization components.

【図8】結晶の光学軸配置を示す略線図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing an optical axis arrangement of crystals.

【図9】光ピツクアツプの構成を示す略線的側断面図で
ある。
FIG. 9 is a schematic side sectional view showing a configuration of an optical pickup.

【図10】光磁気信号再生装置を示すブロツク図であ
る。
FIG. 10 is a block diagram showing a magneto-optical signal reproducing device.

【図11】従来用いられている光ピツクアツプの構成を
示す略線図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration of a conventionally used optical pickup.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21……光ピツクアツプ、22……筺体、23……偏光
分離素子、24……半導体基板、25……透明部材、2
6……ビームスプリツタ膜、27……半透過膜、28…
…全反射膜、31……光磁気デイスク再生装置、32…
…光磁気デイスク、33……I/Vアンプ、34……マ
トリクスアンプ、35……復調復号回路、LD……レー
ザダイオード、PD1〜PD3……フオトデイテクタ。
21 ... Optical pickup, 22 ... Housing, 23 ... Polarization separation element, 24 ... Semiconductor substrate, 25 ... Transparent member, 2
6 ... Beam splitter film, 27 ... Semi-transmissive film, 28 ...
… Total reflection film, 31 …… Magneto-optical disk reproducing device, 32…
... Magneto-optical disk, 33 ... I / V amplifier, 34 ... Matrix amplifier, 35 ... Demodulation / decoding circuit, LD ... Laser diode, PD1 to PD3 ... Photo detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/30 G02B 27/28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 5/30 G02B 27/28

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】入射光線を反射する界面の法線が結晶の光
学特性を表す屈折率楕円体の3つの屈折率のうちの1つ
の屈折率に対応する方位と一致するように配置されてお
り、かつ上記入射光線の反射時においてP偏光成分及び
S偏光成分に位相差及び反射率差が生じないように光学
特性が制御されていることを特徴とする偏光分離素子。
1. A normal line of an interface that reflects an incident light beam is arranged so as to coincide with an azimuth corresponding to one of three refractive indices of an index ellipsoid that represents optical characteristics of a crystal. A polarization separation element, wherein optical characteristics are controlled so that a phase difference and a reflectance difference do not occur between the P-polarized component and the S-polarized component when the incident light ray is reflected.
【請求項2】上記結晶は1軸性結晶であることを特徴と
する請求項1に記載の偏光分離素子。
2. The polarization beam splitting element according to claim 1, wherein the crystal is a uniaxial crystal.
【請求項3】上記結晶は2軸性結晶であることを特徴と
する請求項1に記載の偏光分離素子。
3. The polarization beam splitting element according to claim 1, wherein the crystal is a biaxial crystal.
【請求項4】入射光線を反射する界面の法線が結晶の光
学特性を表す屈折率楕円体の3つの屈折率のうちの1つ
の屈折率に対応する方位と一致するように配置されてお
り、かつ上記入射光線の反射時においてP偏光成分及び
S偏光成分に位相差及び反射率差が生じないように光学
特性が制御されている偏光分離素子と、 上記偏光分離素子によつて分離された光線を受光する受
光素子群が形成された半導体基板とを具えることを特徴
とする光ピツクアツプ。
4. A normal line of an interface for reflecting an incident light ray is arranged so as to coincide with an azimuth corresponding to one of the three refractive indices of the index ellipsoid representing the optical characteristics of the crystal. And a polarization splitting element whose optical characteristics are controlled so that a P-polarized component and an S-polarized component do not have a phase difference and a reflectance difference when the incident light is reflected, and the polarization splitting element. An optical pickup comprising a semiconductor substrate on which a light receiving element group for receiving light rays is formed.
【請求項5】入射光線を反射する界面の法線が結晶の光
学特性を表す屈折率楕円体の3つの屈折率のうちの1つ
の屈折率に対応する方位と一致するように配置されてお
り、かつ上記入射光線の反射時においてP偏光成分及び
S偏光成分に位相差及び反射率差が生じないように光学
特性が制御されている偏光分離素子と、上記偏光分離素
子によつて分離された光線を受光する受光素子群とを有
する光ピツクアツプと、 上記光ピツクアツプにおいて受光されたP偏光成分及び
S偏光成分の強度差に基づいて光磁気信号を再生する信
号処理回路とを具えることを特徴とする光磁気信号再生
装置。
5. A normal line of an interface that reflects an incident light beam is arranged so as to coincide with an azimuth corresponding to one of the three refractive indices of the index ellipsoid representing the optical characteristics of the crystal. And a polarized light separating element whose optical characteristics are controlled so that a P-polarized component and an S-polarized component do not have a phase difference and a reflectance difference when the incident light is reflected, and the polarized light separating element. An optical pickup having a light receiving element group for receiving a light beam, and a signal processing circuit for reproducing a magneto-optical signal based on the intensity difference between the P-polarized component and the S-polarized component received in the optical pickup. Magneto-optical signal reproducing device.
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