JPH0358081B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0358081B2 JPH0358081B2 JP19719382A JP19719382A JPH0358081B2 JP H0358081 B2 JPH0358081 B2 JP H0358081B2 JP 19719382 A JP19719382 A JP 19719382A JP 19719382 A JP19719382 A JP 19719382A JP H0358081 B2 JPH0358081 B2 JP H0358081B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angle
- ray
- crystal
- plate
- optical system
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光学系、更に詳しくは位相板への光線
入射角変動の影響を極少とした光学系に関する。
入射角変動の影響を極少とした光学系に関する。
従来からビデオ或はオーデイオデイスク・プレ
ーヤの光ピツクアツプ装置として第１図に示す如
き光学系が用いられている。これは半導体レーザ
１が発するレーザビーム２を偏光膜３をプリズム
４，５でサンドイツチしたビームスプリツタ６を
介して直線編光となし前記ビーム２に斜めに配置
した1/4波長板７にて円偏光に変換し、これを光
デイスク８表面のビツトにて反射せしめ、回転方
向が反転した円偏光の反射光を前記1/4位相板７
にて入射光とは偏波面が90°異なる直線偏光９と
なし、これを前記ビームスプリツタ６の偏光膜３
表面で反射せしめ前記光デイスク８表面のピツト
によつて変調された光信号を受光装置１０にて電
気信号に変換するものである。
ーヤの光ピツクアツプ装置として第１図に示す如
き光学系が用いられている。これは半導体レーザ
１が発するレーザビーム２を偏光膜３をプリズム
４，５でサンドイツチしたビームスプリツタ６を
介して直線編光となし前記ビーム２に斜めに配置
した1/4波長板７にて円偏光に変換し、これを光
デイスク８表面のビツトにて反射せしめ、回転方
向が反転した円偏光の反射光を前記1/4位相板７
にて入射光とは偏波面が90°異なる直線偏光９と
なし、これを前記ビームスプリツタ６の偏光膜３
表面で反射せしめ前記光デイスク８表面のピツト
によつて変調された光信号を受光装置１０にて電
気信号に変換するものである。
この際、前記半導体レーザ１の出射光のビーム
角には一定の拡がりが存在することを主たる原因
として光デイスク８表面からの反射光が完全な円
偏光にならず、即ち、前記波長板（位相板）７に
於いて入射した常光線と異常光線との間に生ずる
位相差が所望の値から大きく変動しその結果ビー
ムスプリツタ６に到達する反射光にもその偏光膜
３を透過する成分が存在し、この戻り光が半導体
レーザ１の発振の不安定を引き起すという欠陥が
あつた。尚、前記1/4は波長板７をビームに対し
て傾けて配置するのも不要な反射光を極力半導体
レーザ１に指向しない為の工夫の一である。
角には一定の拡がりが存在することを主たる原因
として光デイスク８表面からの反射光が完全な円
偏光にならず、即ち、前記波長板（位相板）７に
於いて入射した常光線と異常光線との間に生ずる
位相差が所望の値から大きく変動しその結果ビー
ムスプリツタ６に到達する反射光にもその偏光膜
３を透過する成分が存在し、この戻り光が半導体
レーザ１の発振の不安定を引き起すという欠陥が
あつた。尚、前記1/4は波長板７をビームに対し
て傾けて配置するのも不要な反射光を極力半導体
レーザ１に指向しない為の工夫の一である。
本発明は上述した如き光学系の欠陥を除去する
為になされたものであつて、複屈折性或は複屈折
性と旋光性とを併せもつ結晶板に於いて入射光の
入射角によつて決定する異常光線の屈折方向を該
結晶板の光学軸以外のいずれかの結晶軸と一致せ
しめるようにした光学系を提供することを目的と
する。
為になされたものであつて、複屈折性或は複屈折
性と旋光性とを併せもつ結晶板に於いて入射光の
入射角によつて決定する異常光線の屈折方向を該
結晶板の光学軸以外のいずれかの結晶軸と一致せ
しめるようにした光学系を提供することを目的と
する。
以下、本発明を理論を示す図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
第２図は一般化した波長板７、即ち結晶の３軸
が波長板々面に対して一定の傾斜を有する場合に
ついて解析を行う為の図であつて、入射角αで入
射した光線は結晶内で異常光線ｅと常光線ｏとに
分かれて屈折するがその屈折角を夫々β及びβ′と
する。異常光線ｅの屈折角βには常光線ｏのそれ
β′と異なり入射角αに依存する性質があり、結晶
が水晶の場合βとβ′との差は極めて小さいことが
知られている。
が波長板々面に対して一定の傾斜を有する場合に
ついて解析を行う為の図であつて、入射角αで入
射した光線は結晶内で異常光線ｅと常光線ｏとに
分かれて屈折するがその屈折角を夫々β及びβ′と
する。異常光線ｅの屈折角βには常光線ｏのそれ
β′と異なり入射角αに依存する性質があり、結晶
が水晶の場合βとβ′との差は極めて小さいことが
知られている。
さて、第２図に示した如き状態の下で常光線ｏ
と異常光線ｅとの間に生ずる位相差Гが入射角α
によつていかなる影響を受けるか検討する。
と異常光線ｅとの間に生ずる位相差Гが入射角α
によつていかなる影響を受けるか検討する。
先ず、常光線の屈折角をnp、異常光線の屈折角
をneとし、入射角αに依存する、換言すれば角度
θの関数である（角度γが与件であるとする）異
常光線の屈折率ne′（θ）は、 ne′（θ） ＝npne／√p 2 2＋e 2 2 ……(1) である。
をneとし、入射角αに依存する、換言すれば角度
θの関数である（角度γが与件であるとする）異
常光線の屈折率ne′（θ）は、 ne′（θ） ＝npne／√p 2 2＋e 2 2 ……(1) である。
一方、前記結晶板７の板厚をｌ、入射光の波長
をλ、ある瞬間に於ける常光線の位相をΓp、異常
光線のそれをГeとすれば、 Гp＝（2π／λ）np（ｌ／cosβ′） Гp＝（2π／λ）ne′（θ）（ｌ／cosβ） 両者の間に生じ、入射角αに依存する位相差Г
（α）は、前記結晶板７が水晶の場合β≒β′であ
ることを考慮すれば、 Г（α）＝Гe−Гp ＝（2π／λ）｛ne′（θ）−np｝（ｌ／cosβ）
……(2) となる。
をλ、ある瞬間に於ける常光線の位相をΓp、異常
光線のそれをГeとすれば、 Гp＝（2π／λ）np（ｌ／cosβ′） Гp＝（2π／λ）ne′（θ）（ｌ／cosβ） 両者の間に生じ、入射角αに依存する位相差Г
（α）は、前記結晶板７が水晶の場合β≒β′であ
ることを考慮すれば、 Г（α）＝Гe−Гp ＝（2π／λ）｛ne′（θ）−np｝（ｌ／cosβ）
……(2) となる。
上記(2)式からも明らかな如くГ（α）が変動す
る要因は角度θ及びβであるが、入射角αの変動
が比較的小さい場合β（或はβ′）の変動量は無視
し得るのでГ（α）の変動量は専らne′（θ）の
変動量の大小に依存すると考えてよい。
る要因は角度θ及びβであるが、入射角αの変動
が比較的小さい場合β（或はβ′）の変動量は無視
し得るのでГ（α）の変動量は専らne′（θ）の
変動量の大小に依存すると考えてよい。
従つて、屈折角β（≒β′）の変動量Δβ、換言す
れば入射角αの変動量に対しne′（θ）の変動を
最小に押える条件がГ（α）の変動を極少とする
ための条件であることが理解されよう。
れば入射角αの変動量に対しne′（θ）の変動を
最小に押える条件がГ（α）の変動を極少とする
ための条件であることが理解されよう。
そこで、前記第２図を参照するにΔβ＝Δθであ
るから sin2（θ＋Δθ）≒sin2θ＋sin2θ・Δθ cos2（θ＋Δθ）≒cos2θ−sin2θ・Δθ ……(3) 上記式(3)を前記式(1)に代入して整理すると、 ne′（θ＋Δθ）≒npne｛１−（np 2−ne 2）sin2θ・Δ
θ／２（np 2sin2θ＋ne 2cos2θ）｝／√p 2 2
＋e 2 2
……(4) となる。
るから sin2（θ＋Δθ）≒sin2θ＋sin2θ・Δθ cos2（θ＋Δθ）≒cos2θ−sin2θ・Δθ ……(3) 上記式(3)を前記式(1)に代入して整理すると、 ne′（θ＋Δθ）≒npne｛１−（np 2−ne 2）sin2θ・Δ
θ／２（np 2sin2θ＋ne 2cos2θ）｝／√p 2 2
＋e 2 2
……(4) となる。
更に前記第２図よりθ＝90°＋β−γであり、
前述したとおりΔθ＝Δβであるから、前記式(4)は ne′（θ＋Δθ）＝ne′（90°＋β−γ＋Δβ）＝npne
［１＋Cnp 2−ne 2）Δβsin2（β−γ） ／２｛np 2cos2（β−γ）＋ne 2sin2（β−γ）｝］／
√p 2 2（−）＋e 2 2（−）……
(5) となる。従つて入射角αの変動、即ち角度θの変
動によるne′（θ）の変動量Δne′（θ）は、 Δne′（θ）＝npne（np 2−ne 2）Δβsin2（β−γ）／
２｛np 2cos2（β−γ）＋ne 2（β−γ）｝ ／√p 2 2（−）＋e 2 2（−）…
…(6) となる。
前述したとおりΔθ＝Δβであるから、前記式(4)は ne′（θ＋Δθ）＝ne′（90°＋β−γ＋Δβ）＝npne
［１＋Cnp 2−ne 2）Δβsin2（β−γ） ／２｛np 2cos2（β−γ）＋ne 2sin2（β−γ）｝］／
√p 2 2（−）＋e 2 2（−）……
(5) となる。従つて入射角αの変動、即ち角度θの変
動によるne′（θ）の変動量Δne′（θ）は、 Δne′（θ）＝npne（np 2−ne 2）Δβsin2（β−γ）／
２｛np 2cos2（β−γ）＋ne 2（β−γ）｝ ／√p 2 2（−）＋e 2 2（−）…
…(6) となる。
従つてΔne′（θ）が零となる条件はβ＝γ、
即ち異常光線ｅの屈折方向が結晶のＹ又はＸ軸と
一致するように、即ち、例えば第３図に示すよう
に光学系を構成すればよいことが判る。
即ち異常光線ｅの屈折方向が結晶のＹ又はＸ軸と
一致するように、即ち、例えば第３図に示すよう
に光学系を構成すればよいことが判る。
以上の理論解析に基づき本発明の光学系と従来
のそれとを比較するに、例えば厚さｌが0.4691mm
の水晶版であつてＺ軸が板面に対し27.2°傾いた
ものに入射角45°でHe−Neレーザ光（波長λ633n
ｍ）を入射せしめ90°の位相差を得る従来の光学
系に於いて入射角が±5°変化すると位相差は20乃
至24°変動するに対し、厚さｌが0.0154mmであつ
てＺ軸が板面に対し−27.2°傾いた水晶版に対し
屈折方向をＹ軸に一致せしめた本発明の光学系に
あつては入射角を45°から±5°変動させても位相
差の変動は±26°程度であつて入射角αに対する
依存性が極めて小さいこと確認された。
のそれとを比較するに、例えば厚さｌが0.4691mm
の水晶版であつてＺ軸が板面に対し27.2°傾いた
ものに入射角45°でHe−Neレーザ光（波長λ633n
ｍ）を入射せしめ90°の位相差を得る従来の光学
系に於いて入射角が±5°変化すると位相差は20乃
至24°変動するに対し、厚さｌが0.0154mmであつ
てＺ軸が板面に対し−27.2°傾いた水晶版に対し
屈折方向をＹ軸に一致せしめた本発明の光学系に
あつては入射角を45°から±5°変動させても位相
差の変動は±26°程度であつて入射角αに対する
依存性が極めて小さいこと確認された。
尚、本発明に係る光学系は屈折光々路と光学軸
（Ｚ軸）とが直交することになる為、水晶の如く
旋光性を有する結晶を用いた位相板の場合、旋光
性による影響をも殆ど零とすることができるから
入射した直線偏光の光を常にほぼ完全な円偏光に
変換することができる。
（Ｚ軸）とが直交することになる為、水晶の如く
旋光性を有する結晶を用いた位相板の場合、旋光
性による影響をも殆ど零とすることができるから
入射した直線偏光の光を常にほぼ完全な円偏光に
変換することができる。
以上、本発明に係る光学系を最もポピユラーな
１／４波長板を用いた場合について説明したが、本
発明はこれにのみ限定される必然性のないことは
自明であろう。
１／４波長板を用いた場合について説明したが、本
発明はこれにのみ限定される必然性のないことは
自明であろう。
本発明に係る光学系は以上説明した如く構成し
かつ作用するので例えばプリズムを使用するビー
ムスプリツタの省略し、一面に偏光膜を付着した
のみの位相板をレーザ・ビーム・スプリツタ兼光
アイソータとするような簡単な光学系に於いては
使用する半導体レーザの発振ビームに一定の拡が
りがある上レーザ発振波長のバラツキと偏光膜特
性との関係から入射角を格別厳密に調整しこれを
最適値に選ぶ必要があつたが、本発明によればこ
のような厳密な微調を行なわなくとも前記偏光膜
を通過した直線偏光を殆ど完全な円偏光に変換す
ることが可能となるからこのような光学系の諸特
性をバラツキなく高いレベルに維持する上で著し
い効果を発揮するものである。
かつ作用するので例えばプリズムを使用するビー
ムスプリツタの省略し、一面に偏光膜を付着した
のみの位相板をレーザ・ビーム・スプリツタ兼光
アイソータとするような簡単な光学系に於いては
使用する半導体レーザの発振ビームに一定の拡が
りがある上レーザ発振波長のバラツキと偏光膜特
性との関係から入射角を格別厳密に調整しこれを
最適値に選ぶ必要があつたが、本発明によればこ
のような厳密な微調を行なわなくとも前記偏光膜
を通過した直線偏光を殆ど完全な円偏光に変換す
ることが可能となるからこのような光学系の諸特
性をバラツキなく高いレベルに維持する上で著し
い効果を発揮するものである。
第１図は本発明を適用すべき光学系の一例を示
す構成図、第２図は一般的な位相板に於ける結晶
軸と光路及び光線楕円体の関係を示す図、第３図
は本発明に於ける位相板の結晶軸と光路との関係
の一実施例を示す図である。 ２……入射光、７……結晶板、Ｚ……結晶の光
学軸、Ｘ及びＹ……結晶の光学軸以外の軸、ｏ…
…常光線、ｅ……異常光線、α……入射角、β…
…屈折角、Г……位相差。
す構成図、第２図は一般的な位相板に於ける結晶
軸と光路及び光線楕円体の関係を示す図、第３図
は本発明に於ける位相板の結晶軸と光路との関係
の一実施例を示す図である。 ２……入射光、７……結晶板、Ｚ……結晶の光
学軸、Ｘ及びＹ……結晶の光学軸以外の軸、ｏ…
…常光線、ｅ……異常光線、α……入射角、β…
…屈折角、Г……位相差。
Claims (1)
- １ 複屈折性或は複屈折性と旋光性とを併せもつ
結晶板々面に90°以外の所定の角度で光線を入射
せしめる光学系に於て、前記結晶板に対する光線
の入射角によつて決定する異常光線の屈折方向を
前記結晶板の光学軸以外のいずれかの結晶軸と一
致せしめることによつて前記光線の入射角変動に
起因して生ずる常光線と異常光線との間の位相差
の変化量を極小としたことを特徴とする位相板へ
の光線入射角変動の影響を極少とした光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19719382A JPS5986013A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 位相板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19719382A JPS5986013A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 位相板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5986013A JPS5986013A (ja) | 1984-05-18 |
| JPH0358081B2 true JPH0358081B2 (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=16370351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19719382A Granted JPS5986013A (ja) | 1982-11-09 | 1982-11-09 | 位相板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5986013A (ja) |
-
1982
- 1982-11-09 JP JP19719382A patent/JPS5986013A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5986013A (ja) | 1984-05-18 |
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