JPH085441Y2

JPH085441Y2 - ビ−ムスプリツタ

Info

Publication number: JPH085441Y2
Application number: JP1986185302U
Authority: JP
Inventors: 明郎山川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-12-01
Filing date: 1986-12-01
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2001-12-01
Also published as: JPS6390204U

Description

【考案の詳細な説明】本考案を以下の順序で説明する。

Ａ産業上の利用分野Ｂ考案の概要Ｃ従来の技術Ｄ考案が解決しようとする問題点Ｅ問題点を解決するための手段Ｆ作用Ｇ実施例Ｇ−１第１の実施例（第１図〜第３図）Ｇ−２第２の実施例（第４図〜第６図）Ｇ−３第３の実施例（第７図）Ｇ−４変形例Ｈ考案の効果Ａ産業上の利用分野本考案は、光透過性の基体の面に配された偏光膜もし
くは半透明膜を備え、基体に入射する光ビームに、偏光
膜もしくは半透明膜において反射する状態及び偏光膜も
しくは半透明膜を透過する状態を選択的もしくは同時に
とらせるビームスプリッタに関する。

Ｂ考案の概要本考案は、光透過性の基体の面に配された偏光膜もし
くは半透明膜を備え、基体に入射する光ビームを偏光膜
もしくは半透明膜において反射させ、あるいは、偏光膜
もしくは半透明膜を透過させるものとされるビームスプ
リッタにおいて、基体の面に多数のストライプ状の凹部
及び凸部を形成して、その凹部の底部及びその凸部の頂
部を互いに平行な平面を成すものとなし、斯かる凹部及
び凸部を略一様の厚みを有する偏光膜もしくは半透明膜
で覆い、その偏光膜もしくは半透明膜で覆われたストラ
イプ状の凸部の夫々とそれに偏光膜もしくは半透明膜を
挾んで隣接するストライプ状の凹部の内部とを、屈折率
が同等のものあるいは屈折率の差が少なるものとなすこ
とにより、偏光膜もしくは半透明膜において反射される
光ビームに回折作用を及ぼしてその光ビームを複数の光
ビームに分割することができ、例えば、ディスクプレー
ヤにおける光学ピックアップを構成すべく用いられるに
際して、独立した光学部品としてのグレーティングを不
要とすることができるようにしたものである。

Ｃ従来の技術情報記録媒体としてのディスクに記録された情報を再
生するに際して使用される光学式ディスクプレーヤにお
いては、ディスクに形成された螺線状あるいは同心円状
の記録トラックから記録情報を読み取るための光学系を
構成する光学ピックアップ装置が備えられている。

このような光学ピックアップ装置の一例は、第８図に
簡略化されて示される如く、半導体レーザ1,対物レンズ
６及び光検出器８等を含む光学路構成の全体が、１個の
光学ブロック10を形成すべく纏められて、例えば、螺線
状の記録トラックが形成されたディスクＤの半径方向
（矢印Ａで示される方向）に沿って移動できるようにさ
れる。そして、光学ブロック10においては、半導体レー
ザ１から発せられるレーザ光ビームが、グレーティング
板２に入射し、グレーティング板２により回折せしめら
れて３本のレーザ光ビームとされ（第８図では、簡略化
のため、これら３本のレーザ光ビームが１本の実線で示
されている）、各レーザ光ビームが偏光ビームスプリッ
タ３に入射し、その検光子面で反射してコリメータレン
ズ４に入射する。コリメータレンズ４に入射した３本の
レーザ光ビームは、コリメータレンズ４により平行光束
化され、その後1/4波長板５を通過して、対物レンズ６
に入射し、対物レンズ６により集束状態とされたもとで
ディスクＤに入射せしめられる。その際、３本のレーザ
光ビームは、夫々、中央ビーム及びそれを挾む両側ビー
ムとなる関係におかれ、中央ビームがディスクＤに記録
された情報の読取りとディスクＤの記録面におけるフォ
ーカス状態の検出に用いられるものとされ、また、両側
ビームがディスクＤに形成された記録トラックに対する
中央ビームのトラッキング状態の検出に用いられるもの
とされる。そして、ディスクＤに入射せしめられた３本
のレーザ光ビームは、夫々、ディスクＤに形成された記
録トラックによる変調を受けた状態で反射され、反射レ
ーザ光ビームとされる。

ディスクＤからの３本の反射レーザ光ビームの夫々
は、対物レンズ６を介して戻り、平行光束化されて再び
1/4波長板５を通過する。このように、半導体レーザ１
から発せられるレーザ光ビームが３本のレーザ光ビーム
に分割され、夫々が1/4波長板５を往復通過して得られ
る３本の反射レーザ光ビームは、1/4波長板５を２回通
過することにより、偏光ビームスプリッタ３において反
射するディスクＤに入射せしめられる３本のレーザ光ビ
ームの夫々に対して、その偏光方向がπ/2だけ回転した
ものとなる。

斯かる偏光方向のπ/2だけの回転を生じた３本の反射
レーザ光ビームは、コリメータレンズ４に入射し、コリ
メータレンズ４において集束ビーム化されてビームスプ
リッタ３に入射する。そして、夫々が、偏光ビームスプ
リッタ３においてその検光子面を通過して、受光レンズ
７を通じて光検出部９に導かれる。光検出部８において
は、３本の反射レーザ光ビームのうちの中央ビームに基
づいて、ディスクＤの記録トラックに記録された情報に
応じた情報検出出力信号とフォーカス状態に応じたフォ
ーカス状態検出出力信号とが得られ、また、両側ビーム
に基づいてトラッキング状態に応じたトラッキング状態
検出出力信号が得られる。

Ｄ考案が解決しようとする問題点しかしながら、上述の如くの従来提案されている光学
ピックアップ装置にあっては、半導体レーザ１からのレ
ーザ光ビームが、独立した光学部品に形成されたグレー
ティング板2,偏光ビームスプリッタ3,コリメータレンズ
4,1/4波長板５及び対物レンズ６を通じてディスクＤに
入射せしめられ、また、ディスクＤからの反射レーザ光
ビームが、対物レンズ6,1/4波長板5,コリメータレンズ
4,偏光ビームスプリッタ３及び受光レンズ７を通じて光
検出部８に導かれる。このため、レンズ，グレーティン
グ板、偏光ビームスプリッタ,1/4波長板等の光学部品が
多数使用されることになり、組立工数も多大とされて、
製造コストの低減が図れないことになるという不都合が
ある。

斯かる点に鑑み、本考案は、例えば、ディスクプレー
ヤに備えられる光学ピックアップ装置を構成すべく用い
られるにあたり、光学ピックアップ装置の光学路構成
を、使用される光学部品の数が少とされるとともに、比
較的簡単に組み立てられるものとするに貢献し、また、
製造コストの低減にも貢献するものとなるビームスプリ
ッタを提供することを目的とする。

Ｅ問題点を解決するための手段上述の目的を達成すべく、本考案に係るビームスプリ
ッタは、光透過性の基体の面に多数のストライプ状の凹
部及び凸部が形成されて、その凹部の底部及びその凸部
の頂部が互いに平行な平面を成すものとされるととも
に、基体の面上にストライプ状の凹部及び凸部を略一様
の厚みを有して覆う多層膜構造をとる偏光膜もしくは半
透明膜が配されたものとされ、偏光膜もしくは半透明膜
で覆われたストライプ状の凸部の夫々とそれに偏光膜も
しくは半透明膜を挾んで隣接するストライプ状の凹部の
内側となる部分とが、屈折率が同等のものあるいは屈折
率の差が少なるものとされ、基体に入射してストライプ
状の凹部及び凸部を覆う偏光膜もしくは半透明膜におい
て反射される光ビームが、回折作用を受けて複数の光ビ
ームに分割されるものとされて、構成される。

Ｆ作用このように構成される本考案に係るビームスプリッタ
においては、基体の多数のストライプ状の凹部及び凸部
が形成された面に対向する面あるいは他の面から入射す
る光ビームが、偏光膜もしくは半透明膜において反射す
る状態と偏光膜もしくは半透明膜を通過する状態とを、
例えば、その偏光方向に応じて選択的に、あるいは、２
分されて同時にとるものとされる。そして、偏光膜もし
くは半透明膜において反射する光ビームは、偏光膜もし
くは半透明膜によって覆われた多数のストライプ状の凹
部及び凸部による回折作用を受けて複数の光ビームに分
割され、一方、偏光膜もしくは半透明膜を透過する光ビ
ームは、基体におけるストライプ状の凸部の夫々とそれ
に偏光膜もしくは半透明膜を挾んで隣接するストライプ
状の凹部の内部とが屈折率が同等のものあるいは屈折率
の差が少なるものとされていることにより、多数のスト
ライプ状の凹部及び凸部による回折作用を受けない、あ
るいは、無視できる程度に受けるものとされる。

従って、本考案に係るビームスプリッタは、入射する
光ビームの分離機能に加えて、入射する光ビームに対す
る反射型グレーティングとしての機能を具えていること
になり、基体に入射して偏光膜もしくは半透明膜におい
て反射する光ビームを、例えば、一次回折光を含む３本
の光ビームに分割することができる。そのため、本考案
に係るビームスプリッタが、例えば、ディスクプレーヤ
等における光学ピックアップ装置の構成部品として用い
られる際には、従来、各々独立した光学部品として配さ
れている、光ビーム発生源からの光ビームを３本のビー
ムに分割するためのグレーティング及び光ビーム発生源
からディスクに向かう光ビームとディスクからの反射光
ビームとを分離するためのビームスプリッタを、一体化
することができることになり、独立した光学部品として
のグレーティングが不要とされて、使用される光学部品
の数の低減，組立ての容易化，製造コストの低減化等が
図られた光学路構成が実現される。

Ｇ実施例Ｇ−１第１の実施例（第１図〜第３図）第１図は、本考案に係るビームスプリッタの一例の部
分を示す。

この例を成すビームスプリッタ20は、ガラス材から成
る板状基体21を備え、その板状基体21における対向二平
面の一方側には、夫々の幅及び相互に隣接する２本の間
隔が一様となるようにされた多数のストライプ状の凸部
22が形成され、それに伴って、それらの間に多数のスト
ライプ状の凹部23が形成されている。そして、多数のス
トライプ状の凸部22の各々の頂部及び多数のストライプ
状の凹部23の各々の底部は、互いに平行な平面を成すも
のとされている。斯かる多数のストライプ状の凸部22及
び凹部23が形成された板状基体21の面上に、誘電体多層
膜から成る多層膜構造を有した偏光膜24が、多数のスト
ライプ状の凸部22及び凹部23を一様な厚みをもって覆う
べく配されている。このような構成のもとに、この例に
おける板状基体21を形成するガラス材は、その屈折率n_a
の値が空気の屈折率n₀に比較的近いものに選定されてい
る。従って、板状基体21におけるストライプ状の凸部22
の夫々とそれに偏光膜24を挾んで隣接するストライプ状
の凹部23の内部23aとが、屈折率の差が少なるものとさ
れることになる。

このビームスプリッタ20にあっては、光ビームが、例
えば、板状基体21における対向二平面の他方側から所定
の入射角θをもって入射せしめられ、偏光膜24が配され
た面に対するＰ波偏光成分が偏光膜24を透過し、また、
偏光膜24が配された面に対するＳ波偏光成分が偏光膜24
において反射する。ここで、ストライプ状の凸部22の高
さ（ストライプ状の凹部23の深さに等しく、ストライプ
状の凹部23の底部を成す平面からストライプ状の凸部22
の頂部を成す平面までの距離をあらわす）をｈとし、光
ビームの波長をλとすると、偏光膜24を通過する光ビー
ムにおける、ストライプ状の凸部22の位置において偏光
膜24を通過するものとストライプ状の凹部23の位置にお
いて偏光膜24を通過するものとの間に生じる位相差Δφ
_pは、となる。上述の如くに、屈折率n_aは空気の屈折率n₀に比
較的近いものに選定されているので、（n_a−n₀）の値は
小なるものとなり、従って、位相差Δφ_pは極めて小と
なる。このため、偏光膜24を通過する光ビームが、多数
のストライプ状の凸部22及び凹部23から受ける回折作用
は極めて軽微なものとなる。

一方、偏光膜24において反射する光ビームにおいて
は、偏光膜24のストライプ状の凸部22に対応する位置に
おいて反射するものと偏光膜24のストライプ状の凹部23
に対応する位置において反射するものとの間に生じる位
相差Δφ_rは、となる。従って、位相差Δφ_rは比較的大となり、その
ため、偏光膜24で反射する光ビームは、多数のストライ
プ状の凸部22及び凹部23からの回折作用を受けて、例え
ば、一次回折光を含む３本の光ビームに分割される。

そして、ビームスプリッタ20は、例えば、光学ピック
アップ装置の構成部品として、第８図に示される光学ブ
ロック10におけるグレーティング板２及び偏光ビームス
プリッタ３に代えて用いられる。斯かる場合には、第２
図に示される如く、半導体レーザからの直線偏光とされ
たレーザ光ビームBfが、ビームスプリッタ20の板状基体
21における偏光膜24が配された面に対向する面から、所
定の入射角、例えば、45度をもって入射せしめられる。
このレーザ光ビームBfは、偏光膜24で反射し、その光軸
方向が変化せしめられてディスクに向けて出射する。そ
の際、第３図に示される如く、レーザ光ビームBfは、偏
光膜24での反射にあたって、偏光膜24で覆われた多数の
ストライプ状の凸部22及び凹部23からの回折作用を受け
て、ビームスプリッタ20に入射するレーザ光ビームBfを
含む面Ｆ内に含まれる中央ビームBfoと面Ｆに直交する
方向に分散する２本の１次回折光ビームである両側ビー
ムBfr及びBflとの３本のレーザ光ビームに分割される。

そして、ビームスプリッタ20を出射した３本のレーザ
光ビームBfo,Bfr及びBflが1/4波長板を経てディスクに
入射し、ディスクで反射されて得られる３本の反射レー
ザ光ビームBro,Brr及びBrlが、再度1/4波長板を通過し
て、夫々がその偏光方向がレーザ光ビームBfo,Bfrまた
はBflの偏光方向に比してπ/2だけ回転せしめられた直
線偏光とされて、ビームスプリッタ20の板状基体21にお
ける偏光膜24が配された面に対向する面から入射する。
このれらレーザ光ビームBro,Brr及びBrlは、偏光膜24を
通過してビームスプリッタ20から出射し、光検出部に向
かう。その際、レーザ光ビームBro,Brr及びBrlの夫々
は、偏光膜24を通過する光ビームであるので、それが多
数のストライプ状の凸部22及び凹部23から受ける回折作
用は、極めて軽微な、実質的に無視できる程度のものと
される。

Ｇ−２第２の実施例（第４図〜第６図）第４図は、本考案に係るビームスプリッタの他の例の
部分を示す。この第４図において、第１図に示される各
部に対応する部分には第１図と共通の符号が付されて示
され、それらの重複説明は省略される。

この例を成すビームスプリッタ30は、第１図に示され
るビームスプリッタ20における偏光膜24上に、さらに、
板状基体21を形成するガラス材と同質のガラス材から成
る光透過部31が、板状基体21に形成されて偏光膜24で覆
われた多数のストライプ状の凹部23の夫々の内部23aを
埋めるようにして設けられたものに相当する。

従って、第４図に示されるビームスプリッタ30におい
ては、板状基体21の面に形成された多数のストライプ状
の凸部22及び凹部23を覆う偏光膜24が、屈折率n_aを有す
る板状基体21と同じく屈折率n_aを有する光透過部31とに
より挾まれた構成がとられており、光透過部31の外面は
板状基体21の外面と平行な平面とされている。このた
め、板状基体21におけるストライプ状の凸部22の夫々と
それに偏光膜24を挾んで隣接するストライプ状の凹部23
の内部23aとが、等しい屈折率、即ち、屈折率n_aを有す
るものとされていることになる。

このビームスプリッタ30にあっても、光ビームが、例
えば、板状基体21の外平面側から所定の入射角θをもっ
て入射せしめられ、偏光膜24が配された面に対するＰ波
偏光成分が、偏光膜24を透過して光透過層31に入射し、
光透過部31の外平面から出射するものとされ、また、偏
光膜24が配された面に対するＳ波偏光成分が、偏光膜24
において反射するものとされる。その場合、偏光膜24を
通過する光ビームにおける、ストライプ状の凸部22の位
置において偏光膜24を通過するものとストライプ状の凹
部23の位置において偏光膜24を通過するものとの間に生
じる位相差Δφ_pは、となる。即ち、偏光膜24を通過する光ビームは、多数の
ストライプ状の凸部23及び凹部23から回折作用を受けな
いものとなる。

そして、ビームスプリッタ30も、第１図に示されるビ
ームスプリッタ20と同様に、例えば、光学ピックアップ
装置の構成部品として、第８図に示される光学ブロック
10におけるグレーティング板２及び偏光ビームスプリッ
タ３に代えて用いられる。その場合には、例えば、第５
図に示される如く、半導体レーザからの直線偏光とされ
たレーザ光ビームBf′が、ビームスプリッタ30における
板状基体21の外平面から、所定の入射角、例えば、45度
をもって入射せしめられる。このレーザ光ビームBf′
は、偏光膜24で反射してその光軸方向が変化せしめら
れ、板状基体21の外平面からディスクに向けて出射す
る。その際、第６図に示される如く、レーザ光ビームB
f′は、偏光膜24での反射にあたって、偏光膜24で覆わ
れた多数のストライプ状の凸部22及び凹部23からの回折
作用を受けて、ビームスプリッタ30に入射するレーザ光
ビームBf′を含む面Ｆ′内に含まれる中央ビームBfo′
と面Ｆ′に直交する方向に分散する２本の１次回折光ビ
ームである両側ビームBfr′及びBfl′との３本のレーザ
光ビームに分割される。

そして、ビームスプリッタ30を出射した３本のレーザ
光ビームBfo′,Bfr′及びBfl′が1/4波長板を経てディ
スクに入射し、ディスクで反射されて得られる３本の反
射レーザ光ビームBro′,Brr′及びBrl′が、再度1/4波
長板通過して、夫々がその偏光方向がレーザ光ビームBf
o′,Bfr′またはBfl′の偏光方向に比してπ/2だけ回転
せしめられた直線偏光とされて、ビームスプリッタ30の
板状基体２の外平面から入射する。これらレーザ光ビー
ムBro′,Brr′及びBrl′は、偏光膜24を通過して光透過
部31に入射し、光透過部31の外平面から出射して光検出
部に向かう。その際、レーザ光ビームBro′,Brr′及びB
rl′の夫々は、偏光膜24を通過する光ビームであるの
で、それが多数のストライプ状の凸部22及び凹部23から
回折作用を受けることはない。

Ｇ−２第３の実施例（第７図）第７図は、本考案に係るビームスプリッタのさらに他
の例を示す。

この例を成すビームスプリッタ40は、第４図に示され
るビームスプリッタ30の変形ともいうべきものであり、
第４図に示されるビームスプリッタ30における板状基体
21及び光透過部31の夫々が三角柱状に変形されたものに
相当する。そして、三角柱状とされたガラス材から成る
基体41と同じく三角柱状とされたガラス材から成る光透
過部42との夫々の対接面部間に、多数のストライプ状の
凸部及び凹部が形成されてそれらを覆う偏光膜24が配さ
れている。

この例も、例えば、第４図に示されるビームスプリッ
タ30の場合と同様にして用いられ、基体41の外平面の一
方から直線偏光とされたレーザ光ビームBf″が入射し
て、偏光膜24で反射したレーザ光ビームが基体41の外平
面の他方から出射し、また、基体41の外平面の他方か
ら、レーザ光ビームBf″の偏光方向に比してπ/2だけ回
転した偏光方向を有する直線偏光とされたレーザ光ビー
ムBr″が入射し、偏光膜24を透過し、さらに、光透過部
42を透過して、光透過部42の外平面の他方から出射する
ものとされる。

Ｇ−４変形例上述の第１図，第４図及び第７図に示される例は、い
ずれも、多数のストライプ状の凸部及び凹部を覆う偏光
膜を備えており、偏光ビームスプリッタの機能を有する
ものとされているが、本考案に係るビームスプリッタ
は、斯かる偏光膜を備えるものに限られるものではな
く、偏光膜に代えて、多数のストライプ状の凸部及び凹
部を覆う半透明膜が設けられたものとされてもよい。こ
のような多数のストライプ状の凸部及び凹部を覆う半透
明膜を備えるものとされた例は、入射する光ビームを半
透明膜で２分し、その一方を半透明膜を透過するものと
なすとともにその他方を半透明膜で２反射するものとな
す、所謂、ハーフミラー型のビームスプリッタを形成す
るものとされる。

Ｈ考案の効果以上の説明から明らかな如く、本考案に係るビームス
プリッタは、入射する光ビームの分離機能に加えて、入
射する光ビームに対する反射型グレーティングとしての
機能を具えるものとなり、基体に入射して偏光膜もしく
は半透明膜において反射する光ビームを、例えば、一次
回折光を含む３本の光ビームに分割することができる。
従って、本考案に係るビームスプリッタが、例えば、光
ビーム発生源からの光ビームから３本の光ビームを得
て、それらを対物レンズを通じてディスク等の記録媒体
に集束状態をもって入射させ、記録媒体から対物レンズ
を通じて戻る３本の反射光ビームを、光ビーム発生源か
ら記録媒体に向かう光ビームとは分離して光検出部に導
き、光検出部から３本の反射光ビームの夫々の検出出力
を得るものとされる光学ピックアップ装置の構成部品と
して用いられる場合には、従来、各々独立した光学部品
として配されている、光ビーム発生源からの光ビームの
３本のビームに分割するためのグレーティング及び光ビ
ーム発生源からディスクに向かう光ビームとディスクか
らの反射光ビームとを分離するためのビームスプリッタ
を、一体化することができることになり、光学ピックア
ップ装置における光学路構成が、独立した光学部品とし
てのグレーティングが不要とされて、使用される光学部
品の数の低減，組立ての容易化，製造コストの低減化等
が図られるものとされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るビームスプリッタの一例の部分斜
視図、第２図及び第３図は第１図に示される例の作用の
説明に供される図、第４図は本考案に係るビームスプリ
ッタの他の例の部分斜視図、第５図及び第６図は第４図
に示される例の作用の説明に供される図、第７図は本考
案に係るビームスプリッタのさらに他の例のを示す概略
側面図、第８図は光学ピックアップ装置の一例を示す概
略構成図である。図中、21は板状基体、22はストライプ状の凸部、23はス
トライプ状の凹部、24は偏光膜、31及び42は光透過部、
41は基体である。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】光透過性の基体の面に多数のストライプ状
の凹部及び凸部が形成されて、該凹部の底部及び該凸部
の頂部が互いに平行な平面を成すものとされ、上記基体
の面上に、上記ストライプ状の凹部及び凸部を略一様な
厚みを有して覆う多層膜構造をとる偏光膜もしくは半透
明膜が配され、上記偏光膜もしくは半透明膜によって覆
われた上記ストライプ状の凸部の夫々と、該凸部に上記
偏光膜もしくは半透明膜を挾んで隣接する、上記偏光膜
もしくは半透明膜によって覆われた上記ストライプ状の
凹部の内側となる部分とが、屈折率が同等のものあるい
は屈折率の差が少なるものに選定されて成り、上記基体
に入射して上記ストライプ状の凹部及び凸部を覆う偏光
膜もしくは半透明膜において反射される光ビームが、回
折作用を受けて複数の光ビームに分割されることを特徴
とするビームスプリッタ。