JPH0447236A - 偏光検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ピツクアップ等に用いられる偏光検出装置
に係り、詳しくは、入射光を異なる偏光成分の光束に分
離する偏光回折素子を備えた偏光検出装置に関するもの
である。

〔従来の技術〕

格子間隔が使用する光の波長程度となるように形成され
た回折素子は偏光特性を存することが知られている（Ｋ
、Ｙｏｋｏｍｏｒｉ、”Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ　５ｕｒ
ｆａｃｅｒｅｌｉｅｆ　ｇｒａｔｉｎｇｓ　ｗｉｔｈ　
ｈｉｇｈ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃ
ｙ”、ＡｐｐＩｉｅｄ　０ｐｔｉｃｓ　Ｖｏｌ、２３．
Ｎｏ、１４．ｐｐ２３０３、１９８４参照）。

第５図に示すように、偏光回折素子２１はガラス等の透
明な基板２２の一方の表面に、格子間隔が入射光の波長
程度の所定の値となるように形成された偏光特性を有す
る回折格子２３（便宜上ハツチングで示す）を備えてい
る０回折格子２３は２光束干渉法等により形成される。

すなわち、回折格子２３は、例えば、フォトレジストか
らなり、例えば、その厚さが１μｍ、格子間隔が０．５
μｍに設定されている。又、回折格子２３は、入射光２
４中のＰ偏光成分をほぼ１００％透過させる一方、Ｓ偏
光成分をほぼ１００％回折させるように作製されている
。

このような偏光回折素子２１に、例えば、波長が０．８
μｍの入射光２４をブラッグ角で入射させると、入射光
２４のうちＰ偏光成分が０次回折光２４ａとして回折格
子２３を透過し、１次回折光２４ｂとして回折されるこ
とはほとんどない。

一方、入射光２４のうちＳ偏光成分は１次回折光２４ｂ
として回折格子２３により回折され、０次回折光２４ａ
として透過することはほとんどない。

又、偏光回折素子２１を含む偏光検出装置において、上
記のように分離された０次回折光２４ａ及び１次回折光
２４ｂの偏光成分の検出は、それぞれ集光レンズ２５・
２６を介して光検出器２７・２８に集光させて行う。

上記のように、回折格子２３は、異なる偏光成分を分離
する特性を有するので、光磁気記録再生装置用の光ピツ
クアップにおける従来の偏光ビームスプリッタに代用し
て利用することができ、それにより、光ピツクアップの
小型・軽量化を図ることができる。

ところが、上記した従来の偏光回折素子２１では、回折
格子２３による回折光の回折角は入射光２４の波長に依
存するので、例えば、光源にレーザダイオードを用いた
場合、レーザダイオードから出射される光の波長が周囲
の温度変化等により変動すると、それに伴って上記回折
角が変化する問題がある。

例えば、入射光２４の波長が所定の値である時１次回折
光２４ｂは所定の回折角で回折され、集光レンズ２６に
より光検出器２８に集光されるものとする。ここで、レ
ーザダイオードの周囲温度が低下して入射光２４の波長
が上記所定値より小さくなると、回折角もそれに伴って
小さくなり、回折格子２３により回折された１次回折光
２４ｂは、図中に２点鎖線で示すように所定の光路から
外れて進む、このため、１次回折光２４ｂが光検出器２
８の所定の位置に集光されな（なり、Ｓ偏光成分の検出
が行えなくなるという不具合が生じる。

上記のように、偏光回折素子２１は、回折格子２３の格
子間隔が波長程度とされているので、入射光２４０波長
が僅かに変化したのみで回折角が大きく変化し、１次回
折光２４ｂの光路を移動させることになる。

そこで、光検出器２日の受光部を大きくして、光路の外
れた１次回折光２４ｂを受光させることが考えられるが
、その場合、偏光回折素子２１を光検出器２８とともに
光ピツクアップに組み込む際に、光ピツクアップも大型
になるので、光ピツクアップの小型・軽量化を図る上で
マイナス要因となる。又、光検出器２８を大きくして光
路の変動にかかわらず１次回折光２４ｂを光検出器２８
で受光させるようにしても、光検出器２８上での１次回
折光２４ｂの集光点が入射光２４の波長の変動によって
移動するので、Ｓ偏光成分の検出精度が低下するという
問題がある。

更に、１次回折光２４ｂの回折角が１００°前後の大き
な角度となるので、１次回折光２４ｂと０次回折光２４
ａとが大きく離れて進むことになり、光検出器２７・２
８を互いに離間した位置に設けねばならなくなるため、
光ピツクアップの小型・軽量化を図ることが困難となっ
ていた。

ところで、回折格子２３は、Ｐ偏光成分をほぼ１００％
透過させ、Ｓ偏光成分をほぼ１００％回折させるように
作製されるが、実際には、入射光２４が１つの回折格子
２３のみに入射する場合、Ｐ偏光成分が０次回折光２４
ａとして透過する際の（０次）回折効率η。２及びＳ偏
光成分が１次回折光２４ｂとして回折される際の（１次
）回折効率η２．はともに０．９９程度である。このた
め、回折格子２３を透過したＯ次回折光２４ａには、０
．０１程度の回折効率η。、でＳ偏光成分が僅かに含ま
れる。又、回折格子２３により回折された１次回折光２
４ｂには、０．０１程度の回折効率η、でＰ偏光成分が
僅かに含まれる。

このように、１つの回折格子２３に入射光２４を分離さ
せた場合、所望の偏光成分におけるそれ以外の偏光成分
の割合、すなわち、偏光度は、０次回折光２４ａにおい
てはＰ偏光成分の回折効率η。、に対するＳ偏光成分の
回折効率η。、の比で表され、１次回折光２４ｂにおい
てはＳ偏光成分の回折効率η１．に対するＰ偏光成分の
回折効率＋７１Ｐの比で表される。

これに従って、Ｏ次回折光２４ａ及び１次回折光２４ｂ
の偏光度を求めると、ともに約０．０１となり、Ｐ偏光
成分とＳ偏光成分の分離度が実用できる程度に満足すべ
き値であるとは言えない。

そこで、偏光回折素子を含む偏光検出装置を第６図乃至
第８図に示すように構成することが考えられる。

すなわち、第６図において、偏光回折素子１は、ガラス
等からなる透明、かつ、平板状の基板２を備え、基板２
０両面にそれぞれ回折格子３・４（便宜上ハツチングで
示す）が設けられている。

回折格子３・４は、それぞれ格子間隔が入射光５の波長
程度に設定されるとともに、いずれも格子方向が図の紙
面と直交する方向とされている０回折格子３・４は、例
えば、基板２にエツチングを施すことにより、レリーフ
型回折格子として作製される。

第７図に示すように、回折格子３・４は等しい格子間隔
りで形成された複数の正弦波状の凸部６・６・・・を有
している０回折格子３・４は入射光５のうち、その電界
が第６図の紙面と平行に振動するＰ偏光成分をほぼ１０
０％透過させる一方、入射光５のうち、その電界が第６
図の紙面と直交する方向に振動するＳ偏光成分をほぼ１
００％回折させるように設けられている。このため、例
えば、第６図の入射光５の波長が０．８μｍ、基板２の
屈折率が１．５の場合、格子間隔りは約０．　５μｍ、
格子の深さｔは約１μｍに設定される。

上記の構成において、入射光５が偏光回折素子１に入射
角θ、１で入射すると、Ｐ偏光成分は０次回折光５ａと
して回折格子３・４を透過し、偏光回折素子１から出射
する。一方、入射光５のうちＳ偏光成分は、１次回折光
５ｂとして回折格子３により回折角θ１で回折され、更
に、回折格子４により回折角θ２て回折されて偏光回折
素子１から出射する。

この時、上記回折角θ、・θ２は、回折格子３・４の格
子間隔りと入射光５の波長により決まるので、回折格子
３・４が互いに等しい格子間隔りで形成されている場合
、回折角θ８　・θ２も等しくなり、０次回折光５ａ及
び１次回折光５ｂは偏光回折素子１から互いに平行に出
射する。又、入射光５の波長をλとした時、回折格子３
に対する入射角θ、を θ１ｌ＝Ｓｉｎ−’　（λ／２Ｄ） なる式を満たす、いわゆるブラッグ角に設定しておけば
、上記入射角θｉ１を、回折格子３により回折された１
次回折光５ｂが回折格子４に入射する入射角０．２と等
しくすることができ、回折格子３・４の特性を揃えやす
くなる。

次に、上記のように分離された０次回折光５ａ及び１次
回折光５ｂの検出について説明する。

第８図に示すように、０次回折光５ａの光路上には、偏
光回折素子１から所定の距離をおいて集光レンズ７が設
けられるとともに、集光レンズ７による所定の集光位置
に光検出器８が設けられている。一方、１次回折光５ｂ
の光路上には、偏光回折素子１から所定の距離をおいて
集光レンズ９が設けられるとともに、所定の集光位置に
光検出器１０が設けられている。光検出器８・１ｏは、
それぞれパッケージ１１・１２内に配されている。

上記の構成において、入射光５の波長が所定Ｃ値より小
さくなると、回折角θ、・θ２がともＬ小さくなり、θ
１°　・θ２°　となる。このため、回折格子３により
回折された１次回折光５ｂは、図中２点鎖線で示すよう
に所定の光路から外れズ進み、回折格子４に入射する位
置もずれることＣＳなる。

しかしながら、基板２は充分に薄く形成されているので
、上記光路の外れは僅かなものとなり、１次回折光５ｂ
が偏光回折素子１から出射する代置も僅かにずれるのみ
である。又、前記のように、回折格子３・４の格子間隔
りは互いに等しいので、回折角θ１゛　・θ、゛　も互
いに等しくなり、１次回折光５ｂはＯ次回折光５ａと平
行に偏光回折素子１から出射される。それゆえ、入射光
５０波長が小さくなっても、偏光回折素子１における１
次回折光５ｂの出射位置に大きなずれが生じることはな
く、１次回折光５ｂを集光レンズ９により光検出器ＩＯ
上の所定の位置に集光させることができる。

次に、回折格子３・４による偏光度について説明する。

第６図に示すように、入射光５のうち、回折格子３を透
過したＯ次回折光５ａには、実際には、回折効率η。、
で透過したＰ偏光成分以外に、回折効率η。、で透過し
たＳ偏光成分が僅かに含まれている。この時の偏光度は
、回折効率η。ＰとηＯ３をそれぞれ０．９９及び０．
０１とすると、０次回折光５ａにおける偏光度は約０．
０１となる。

そして、回折格子３と同一のＰ偏光成分及びＳ偏光成分
の回折効率η。、・η、、を有する回折格子４に上記Ｏ
次回折光５ａが入射すると、回折効率ηｏｐ・ηｏ３が
それぞれ二乗され、Ｐ偏光成分が回折効率η。ｉで透過
し、Ｓ偏光成分が回折効率ｌａｓ”で透過する。そこで
、上記と同様に回折格子３・４を透過したＯ次回折光５
ａの偏光度を求めると、約０．０００１となり、回折格
子３のみを透過した場合に比べ、約１／１００の値とな
る。

一方、入射光５は、Ｐ偏光成分の回折効率η１゜及びＳ
偏光成分の回折効率ηＩ！で回折格子３により１次回折
光５ｂとして回折される。そして、この１次回折光５ｂ
は回折格子４に入射し、Ｐ偏光成分が回折効率ηＩＦ”
で回折され、Ｓ偏光成分が回折効率η、−で回折される
。従って、回折効率η１２及びη１．をそれぞれ０．Ｏ
ｌ及び０．９９とすると、１次回折光５ｂの偏光度は回
折格子３透過時に約０．０１となり、回折格子４透過時
に約０．０００１となる、これは、０次回折光５ａに含
まれるＳ偏光成分がほとんどないと考えて良いほど小さ
くなり、１次回折光５ｂに含まれるＰ偏光成分も同様に
ほとんどないと考えて良いほど小さくなることを意味し
ている。

従って、上記のように、入射光５に回折格子３・４を通
過させることにより、入射光５におけるＰ偏光成分とＳ
偏光成分との分離度を実用上充分満足できる程度に高く
することができる。

次に、第６図〜第８図の偏光検出装置を変形したものを
第９図に示す、なお、第６図〜第８図の偏光検出装置と
同様の機能を有する部材には、同一の番号を付し、説明
を省略する。

第９図に示すように、０次回折光５ａ及び１次回折光５
ｂをともに集光する集光レンズ１３が、それぞれの回折
光の光路上に設けられるとともに、集光レンズ１３によ
る所定の集光位置においてＯ次回折光５ａ及び１次回折
光５ｂをそれぞれ受光する光検出器８・１０が同一のパ
ッケージエイ内に配されている。

このような構成では、Ｏ次回折光５ａ及び１次回折光５
ｂを１つの集光レンズ１３により、両部光成分のほぼ中
間位置に集光させるとともに、光検出器８・１０を同一
のパッケージ１４内の基板部に並べて配置したり、光検
出器８・１ｏをＳｔ等の単一の半導体基板上に形成する
等により、光検出器８・１０を近接して配置することが
できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、第６図〜第８図の偏光検出装置では、Ｏ次回
折光５ａと１次回折光５ｂにそれぞれ集光レンズ７・９
が２個必要である。一方、第９図の偏光検出装置では、
互いに平行に入射する０次回折光５ａと１次回折光５ｂ
を１つの集光レンズ１３によって近接した集光点に集光
させねばならないので、集光レンズ１３に入射する時に
Ｏ次回折光５ａと１次回折光５ｂとが互いに重ならない
ように空間的に分離されていなければならない。

よって集光レンズ１３の有効径は入射光５の直径の少な
くとも２倍以上必要である。

以上のように、第６図〜第８図又は第９図の偏光検出装
置では、集光光学系の小型・軽量化が充分に考慮されて
いないものである。

〔課題を解決するための手段］ 本発明に係る偏光検出装置は、上記の課２を解決するた
めに、入射光の波長λ程度の幅を有する格子間隔り、で
形成された第１の回折格子と、同じく入射光の波長λ程
度の格子間隔Ｄｔで形成された第２の回折格子とが、そ
れぞれ平板状の基板における異なる面に互いに格子方向
が一致するように形成された偏光回折素子を備え、上記
波長λと格子開隔Ｄ１　・Ｄよとの間に ０＜｜λ（１／Ｄ、−１／Ｄ２）（１ −（λ／２　ＤＬ）　ｔ　）　−（＋／Ｋｌ　ｌ≦０．
３５　　又は０く１λ（１／Ｄ、　−１７ＤＺ　）　　
（１−（λ／Ｄ、−λ／　２　Ｄｚ　）　ｔ　）−（＋
／！川≦用、３５（但し、１　１　は絶対値、以下、同
様）・・・■ の関係が満たされるとともに、上記第１及び第２の回折
格子をともに透過した光束と、第１及び第２の回折格子
でともに回折された光束とが入射される集光レンズと、
この集光レンズで集光される上記１対の光束をそれぞれ
受光する１対の光検出器とを備えていることを特徴とす
るものである。

なお、上記入射光は上記第１の回折格子に対しｓｉｎ−
’　（λ／２Ｄ２）≦θｉ≦ ｓｉｎ−’　（λ／Ｄ、−λ／　２　Ｄｚ　）　　又は
ｓｉｎ−’　（λ／ＤＩ−λ／２Ｄ８）≦θｉ≦ｓｉｎ
−’　（λ／２ＤＩ）　　　　　　　　・・・■を満た
す入射角θｉで入射するように設定されていることが好
ましい。

〔作　用〕

上記のような偏光検出装置において、第１及び第２の回
折格子の格子間隔ＤＩ　−Ｄｔを上記の０式を満たすよ
うな値に設定すると、偏光回折素子に所定の波長の入射
光が入射した場合、第１及び第２の回折格子をともに透
過した光束と、第１及び第２の回折格子でともに回折さ
れた光束とは、互いに離れる方向に２０°以内の角度差
を有するように偏光回折素子から出射される。この場合
、集光レンズへの入射時に上記の２つの光束が互いに重
なりあっていても焦点面において異なる位置に集光させ
ることができるので、比較的有効径の小さい単一の集光
レンズで上記の２つの光束を容易に分離してそれぞれの
光束を受光する光検出器上に収束させることができるよ
うになる。

一方、第１の回折格子と第２の回折格子の格子間隔の差
はごく僅かであるので、入射光の波長変動によって生じ
る光検出器上での集光スポットの位置ずれを抑制する効
果はほとんど損なわれることがない。

又、入射角θｉを上記の０式を満たすように設定すると
、入射角θｉのブラッグ角からのずれも僅かになるので
、光学特性の劣化もほとんど生しない。

なお、上記のような偏光検出装置を光ピンクアップに組
み込むことによって、光ピツクアンプのより一層の小型
・軽量化を実現できる。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づいて説明す
れば、以下の通りである。

本実施例の偏光検出装置は、例えば、第３図に示すよう
な光ピツクアップに組み込まれて使用されるものである
。まず、この光ピツクアップにつき述べる。

第３図において、半導体レーザ４１から出射されたほぼ
楕円状の強度分布を有するレーザ光は、コリメートレン
ズ４２を介して複合プリズム４３に入射し、複合プリズ
ム４３でほぼ円形の強度分布に変換された後、ミラー４
４で反射され、対物レンズ４５により記録媒体４６上に
集光されるようになっている。

記録媒体４６で反射された反射光は、再度、対物レンズ
４５及びミラー４４を介して複合プリズム４３に到り、
面４３ａで直角に反射されて面４３ｂに入射する。面４
３ｂで、記録媒体４６カ痰の反射光の一部が直角に反射
され、集光レンズ４７及びシリンドリカルレンズ４８を
介して光検ｄ器５０上に集光され、ここで、トラッキン
グ及びフォーカス制御信号が得られる。

一方、面４３ｂを透過した光は、面４３ｃで直角に反射
され、（１／２）波長板４９を介して本偏光検出装置に
入射する。

この偏光検出装置は、第１図にも示すように、偏光回折
素子３１と、集光レンズ３２と、１つのパッケージ３３
内に配置された１対の光検出器３４・３５とを備えてい
る。

第２図（川に示すように、偏光回折素子３１は、ガラス
等からなる透明で、がっ、平板状の基板３６を備え、基
板３６の両面にそれぞれ第１及び第２の回折格子３７・
３８（便宜上ハツチングで示す）が形成されている。第
１の回折格子３７の格子間隔Ｄ１及び第２の回折格子３
８の格子間隔りはともに入射光４０の波長λ程度に設定
されるとともに、いずれも格子方向が図の紙面と直交す
る方向と一致している。第１及び第２の回折格子３７・
３８は、例えば、基板３６にエツチングを施すことによ
り、レリーフ型回折格子として作製される。なお、第１
及び第２の回折格子３７・３８の断面形状は、例えば、
第７図のものと同様に正弦波状とされる。

第１及び第２の回折格子３７・３８は入射光４０のうち
、その電界が第１図の紙面と平行に振動するＰ偏光成分
をほぼ１００％透過させる一方、入射光４０のうち、そ
の電界が第１図の紙面と直交する方向に振動するＳ偏光
成分をほぼｌＯＯ％回折させるように形成されている。

又、第１及び第２の回折格子３７・３８の格子間隔り、
−Ｄ、と入射光４０の波長λとは、０＜｜λ（１／　Ｄ
ｔ　−１／　Ｄｚ　）　　（１−（λ／２ＤＩ）鵞）　
＝１１／１旧≦０．３５　　又は０く１λ（１／Ｄ、　
−１／Ｄｔ　）　　（１−（λ／Ｄ、−λ／２　Ｄｚ　
＞　”　）　−””’　ｌ≦０．３５の関係を満たすよ
うになっている。

二のため、例えば、第１図の入射光４ｏの波長λをＯ，
Ｂｕｒｎとし、基＃ｌ１３６の屈折率を１．　５とした
場合、第１の回折格子３７の格子間隔Ｄ１は０．４７０
μｍ程度、第２の回折格子３８の格子間隔Ｄｔは０．４
８０μｍ程度とするのが好ましい、又、格子深さｔは、
例えば、１．２μｍ程度とする。

上記の構成において、入射光４ｏが偏光回折素子３１の
第１の回折格子３７に入射角θ１で入射すると、Ｐ偏光
成分は０次回折光４０ａとして第１及び第２の回折格子
３７・３８を透過し、偏光回折素子３１から出射する。

一方、入射光４ｏのうち、Ｓ偏光成分は１次回折光４０
ｂとして第１の回折格子３７により基板３６の法線方向
に対し角度θ２をなす方向へ回折され、更に第２の回折
格子３８により上記法線方向に対し角度θコをなす方向
に回折されて偏光回折素子３１から出射する。

この時、角度θ８　・θ、は次式を満たす。

ｓｉｎθ１　＋　ｓｉｎθ８−λ／Ｄ＋−（１）ｓｉｎ
θ、　十ｓｉｎθコ＝λ／Ｄｚ”（２）入射角θ１は第
１及び第２の回折格子３７・３Ｂの双方においてブラッ
グ条件が満たされるように設定するのが最も好ましいが
、Ｄ、≠Ｄ２の時にはそのような条件を満たすθ、は存
在しない。

従って、第１及び第２の回折格子３７・３８において入
射角とブラッグ角とのずれがほぼ等しくなるように設定
するのが好ましい。

すなわち、 ｓｉｎ−’　（λ／２Ｄ２）≦θ１≦ ｓｉｎ−’　（λ／Ｄ、−λ／２Ｄり　又はｓｉｎ−’
　（λ／Ｄ、−λ／２Ｄ！　）　≦θ１　≦ｓｉｎ−’
　（λ／２Ｄ２）　　　−（３）を満たすようにすると
良い。

ここで、第２図ら）及び具体的数値を用いて上記の角度
関係について説明する。

Ｄｌ−０，４７０μｍ、　Ｄｚ　−０，４８０μｍ、λ
−０８μｍとすると、第１及び第２の回折格子３７・３
８のブラッグ角θ□・θ、８は θ、、ａｍ　３ｉｎ−１（λ／２Ｄ＋　）＝　ｓｉｎ−
’　（０，８／（２Ｘｏ、４７）　）　−５８，３３”
θｍｚ＝　　ｓｉｎ−’　　（λ／　２　Ｄｚ　　）　
　＝　　ｓｉｎ−’　　（０，８７（２Ｘｏ、４８）　
　）　　＝５６．４４゜一方、（３）式より、５８．３
３’　≦ｔ３＋　　≦６０．３２″となるので、はぼ中
央の値を取り、θ、　＝５９．３３として（１）（２）
式に代入すると、 θ、　＝５７．３５°　　θ、　＝５５．５５°となり
、Ｏ次回折光４０ａと１次回折光４０ｂの光軸同士の間
ａ角度αは、α＝θ１−θ３＝３．８°となる。

このように０次回折光４０ａと１次回折光４Ｃｂとが互
いに離れる方向に角度差を有している２、仮にＯ次回折
光４０ａと１次回折光４０ｂと力重なりあって集光レン
ズ３２に入射しても、焦４面では異なる集光スポットを
形成するので、Ｏδ回折光４０ａと１次回折光４０ｂと
を容易に分離できる０例えば、α＝３．８°で集光レン
ズ３２の焦点距離ｆが１０ｍｍであれば、０次回折光４
０ａと１次回折光４０ｂの集光スポットは互いに５００
μｍ離れて形成される。

又、集光レンズ３２に入射する際、Ｏ次回折光４０ａと
１次回折光４０ｂとが重なりあっていても良いので、集
光レンズ３２の有効径Ｂは入射光４０の有効径Ａより若
干大きい程度で充分である。

更に、集光レンズ３２への入射時に０次回折光４０ａと
１次回折光４０ｂとが重なりあっていても良いので、基
板３６の厚みを従来より更に薄くすることができる。

一方、第１及び第２の回折格子３７・３８の格子間隔り
、・Ｄ２の差は僅かであるので、第１及び第２の回折格
子３７・３８を設けることにより、入射光４０の波長変
動による集光スポットの移動を抑制する効果が第６図〜
第８図又は第９図の装置と比べて損なわれることはほと
んどなく、偏光度を改善する効果も維持される。

ここで、格子間隔り、・Ｄ□が満すべき条件について述
べる。Ｄ、とＤ８の差が大きくなるにつれてαは大きく
なるが、αが大きくなるに伴って入射角がブラッグ条件
から外れていき、偏光特性が劣化する。従って、Ｄ＋　
とＤ！の差は一定の範囲内としておく必要がある。

第２図ら）中Δθ１、Δθ２はそれぞれ第１及び第２の
回折格子３７・３８のブラング角θＩｌ＋・θと入射角
θ１　・θ２との差を示す。入射角θ１θ２がブラング
角θ１・θ、の近傍であるとすると、 θ、＋θ２埼２θ。

、°、０２′、２θ□−θ１　＝２　（θ、−Δθ２）
−θ１＝θ、−２Δθ１　　　　　　　　　　　　・・
・（４）又、θ２＋θｚ”、２０ｍ２ 、．０３　≠２θｍ２−θ２　＝θ２−２Δθ２・・・
（５）（５）式に（４）式を代入すると、 θ、Ｌ−、θ１−２（Δθ１＋Δθ２）従って、α＝θ
１−θ３：＝：２（Δθ１＋Δθ２）・・・　（６） となる。

一方、Ｄ　＋　＝０．４７ａ　ｍ、格子深さｔ　＝１．
１７μｍの回折格子の回折効率の入射角依存性は、第４
図に示す通りである。なお、従来の技術の欄と同様η。

２はＰ偏光成分のＯ次回折効率、η、ＰはＰ偏光成分の
１次回折効率、η。、はＳ偏光成分の０次回折効率、η
２．はＳ偏光成分の１次回折効率である。同図から明ら
かなように、入射角が（ブラッグ角±５°）の範囲内に
存在すれば（但し、ブラッグ角は５８．３３”　）　、
ηｏｐ、η１ｓ≧０．９０、一方、７？ｏｓ、η、≦０
，０５であり、第１及び第２の回折格子３７・３８を通
過したＯ次回折光及び１次回折光の各偏光度（η。５／
η。２）２　　（η１？／η１．）２≦０．００３とな
るので、実用に供することができる。

従って、Δθ１、Δθ２≦５°とする必要があり、これ
を（６）式に代入すると、 α≦２０’　＝０．３５ｒ　ａ　ｄ　　　　　　　−＝
　（６’　）となる。

一方、　（１）（２）式より、 ｓｉｎθ、　−ｓｉｎθ３＝λ（１／Ｄ、−１／Ｄ２）
、’、　ｓｉｎＬ　−ｓｉｎ　ＣｆＢ−ｃｒ）−λ（１
／Ｄ。

１／Ｄｌ） 従って、　ｓｉｎθ＋　　　Ｓｉｎθ、ｃｏｓ　ａ　＋
　ｓｉｎ　αｃｏｓθ１−λ（１／ＤＩ　　１／Ｄｔ　
）・・・（７）αは充分に小さいので、ＣＯＳα−１，
ｓｉｎ（ｒ’ｉαと近似できる。これを（７）式に代入
して整理すると、 α彎λ　（１／Ｄ、−１／Ｄｚ　）／　ｃｏｓθ１　・
・・（８）ｓｉｎ２　θ１±ｃｏｓ　”　θ宜＝１と（
３）式から、ｃｏｓθ≦（１−（λ／２　Ｄ、　）　２
　）　＋ｌ／Ｈ又はＣＯＳθ≦（１−（λ／Ｄ、　　−
λ／　２　Ｄ２＞　Ｚ　）　Ｎ／！１・・・　（９） （８）（９）式から、 λ　（１／Ｄ、−１／Ｄ２）　　（１−（λ／２　Ｄ、
　）　２　）　−（Ｉ／Ｈ≦α　又はλ　（１／Ｄ、−
１／Ｄ２　）（１−（λ／　Ｄ＋λ／　２　Ｄ　ｚ　）
　”　）　−ｉ′／２１　　≦α　　　・・・（１０）
（６′）式より、α≦０．３５　ｒ　ａ　ｄであるから
、０＜｜λ（１／Ｄ、−１／Ｄ２）（１ −（λ／２　ＤＩ　）　”　）　−””　Ｉ≦０．３５
　　又は０＜｜λ（１／ＤＩ　−１／Ｄｚ　）（ｔ−（
λ／　Ｄ　＋　−λ／２　Ｄｚ　）”　）　−””’　
ｌ≦０．３５を満たすようにり、・Ｄ２を設定すれば良
い。

なお、上記の実施例では、基板３６の両面に第１及び第
２の回折格子３７・３８をエツチングにより形成するも
のとして説明したが、これ以外に、例えば、フォトレジ
スト等で形成しても良い。

又、第１及び第２の回折格子３７・３８の断面形状も第
７図に示すような正弦波状に限定されるものではなく、
例えば、矩形状、３角形状、台形状等であっても良い。

［発明の効果］ 本発明に係る偏光検出装置は、以上のように、入射光の
波長λ程度の幅を有する格子間隔Ｄ１で形成された第１
の回折格子と、同じく入射光の波長λ程度の格子間隔Ｄ
！で形成された第２の回折格子とが、それぞれ平板状の
基板における異なる面に互いに格子方向が一致するよう
に形成された偏光回折素子を備え、上記波長λと格子間
隔り。

・Ｄよとの間に ０く１λ（１／Ｄ、　−ｔ／Ｄｘ　）　　（を−（λ／
２　ＤＩ　）　”　）”””’　Ｉ　≦０．３５　　又
ハ０＜｜λ（１／Ｄ、−１／Ｄｔ　）（１−（λ／Ｄ、
−λ／２　Ｄｔ　）　”　）　−””’　Ｉ≦０．３５
の関係が満たされるとともに、上記第１及び第２の回折
格子をともに透過した光束と、第１及び第２の回折格子
でともに回折された光束とが入射される集光レンズと、
この集光レンズで集光される上記１対の光束をそれぞれ
受光する１対の光検出器とを備えている構成である。

これにより、偏光回折素子に所定の波長の入射光が入射
した場合、第１及び第２の回折格子をともに透過した光
束と、第１及び第２の回折格子でともに回折された光束
とは、互いに離れる方向に２０°　（０，３５ｒ　ａ　
ｄ　）以内の角度差を持って偏光回折素子から出射され
る。この場合、集光レンズへの入射時に上記の２つの光
束が互いに重なりあっていても焦点面において異なる位
置に集光させることができるので、比較的有効径の小さ
い単一の集光レンズで上記の２つの光束を容易に分離し
てそれぞれに光束を受光する光検出器上に収束させるこ
とができるようになる。

一方、第１の回折格子と第２の回折格子の格子間隔の差
はごく僅かであるので、入射光の波長変動によって生じ
る光検出器上での集光スポットの位置ずれを抑制する効
果はほとんど損なわれることがない。

又、上記入射光が上記第１の回折格子に対しｓｉｎ−’
　（λ／２Ｄ２）（１−≦θｉ≦ｓｉｎ−’　（λ／Ｄ
１−λ／２Ｄ２）又はｓｉｎ−’　（λ／Ｄ、−λ／２
Ｄり≦θｉ≦ｓｉｎ−’　（λ／２Ｄ２） を満たす入射角θｉで入射するように設定すれば、入射
角θｉのブラッグ角からのずれも僅かになるので、光学
特性の劣化もほとんど生じない。

なお、上記のような偏光検出装置を光ピツクアップに組
み込むことによって、光ピツクアップのより一層の小型
・軽量化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すものである
。 第１図は偏光検出装置の概略構成図である。 第２図（ａ）は偏光回折素子の概略説明図である。 第２図（ｂ）は格子間隔が満たすべき条件を説明するた
めの説明図である。 第３図は光ピツクアップの概略構成図である。 第４圀は入射角と回折効率との関係を示すグラフである
。 第５図は従来の偏光検出装置の概略構成ズである。 第６図乃至第８図は従来装置の改良例を示すものである
。 第６図は偏光回折素子の概略説明図である。 第７図は回折格子の断面説明図である。 第８図は偏光検出装置の概略構成図である。 第９図は従来装置の他の改良例としての偏光検出装置を
示す概略構成図である。 ３１は偏光回折素子、３２は集光レンズ、３４折格子、
３８は第２の回折格子、４０は入射光である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入射光の波長λ程度の幅を有する格子間隔Ｄ＿１で
   形成された第１の回折格子と、同じく入射光の波長λ程
   度の格子間隔Ｄ＿２で形成された第２の回折格子とが、
   それぞれ平板状の基板における異なる面に互いに格子方
   向が一致するように形成された偏光回折素子を備え、上
   記波長λと格子間隔Ｄ＿１・Ｄ＿２との間に ０＜｜λ（１／Ｄ＿１−１／Ｄ＿２）（１−（λ／２Ｄ
   ＿１）＾２）＾−＾（＾１＾／＾２＾）｜≦０．３５又
   は０＜｜λ（１／Ｄ＿１−１／Ｄ＿２）（１−（λ／Ｄ
   ＿１−λ／２Ｄ＿２）＾２）＾−＾（＾１＾／＾２＾）
   ｜≦０．３５の関係が満たされるとともに、上記第１及
   び第２の回折格子をともに透過した光束と、第１及び第
   ２の回折格子でともに回折された光束とが入射される集
   光レンズと、この集光レンズで集光される上記１対の光
   束をそれぞれ受光する１対の光検出器とを備えているこ
   とを特徴とする偏光検出装置。 ２、上記入射光が上記第１の回折格子に対しｓｉｎ＾−
   ＾１（λ／２Ｄ＿１）≦θｉ≦ ｓｉｎ＾−＾１（λ／Ｄ＿１−λ／２Ｄ＿２）又はｓｉ
   ｎ＾−＾１（λ／Ｄ＿１−λ／２Ｄ＿２）≦θｉ≦ｓｉ
   ｎ＾−＾１（λ／２Ｄ＿１） を満たす入射角θｉで入射するように設定されているこ
   とを特徴とする請求項第１項に記載の偏光検出装置。