JPH06250008A - グレーティングプリズム - Google Patents
グレーティングプリズムInfo
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- JPH06250008A JPH06250008A JP3982393A JP3982393A JPH06250008A JP H06250008 A JPH06250008 A JP H06250008A JP 3982393 A JP3982393 A JP 3982393A JP 3982393 A JP3982393 A JP 3982393A JP H06250008 A JPH06250008 A JP H06250008A
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- JP
- Japan
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- light
- grating
- order
- prism
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回折により分離される２つの光束間の角度を
任意に定めることができるグレーティングプリズムの提
供を目的とする。 【構成】 互いに非平行な入射端面と射出端面とのいず
れか一方に周期性を持つ透過型のグレーティングパター
ンが形成され、入射端面から入射した光束を０次光と１
次光とに分離して射出端面から射出させることを特徴と
する。
任意に定めることができるグレーティングプリズムの提
供を目的とする。 【構成】 互いに非平行な入射端面と射出端面とのいず
れか一方に周期性を持つ透過型のグレーティングパター
ンが形成され、入射端面から入射した光束を０次光と１
次光とに分離して射出端面から射出させることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、入射した光束をグレ
ーティングにより少なくとも２つの次数の異なる回折光
として分離し、任意の角度で射出させることができるグ
レーティングプリズムに関する。
ーティングにより少なくとも２つの次数の異なる回折光
として分離し、任意の角度で射出させることができるグ
レーティングプリズムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のグレーティングを用いた偏光分離
素子は、例えば、特開平１−２５３８４３号公報、特開
平３−１５２４２８号公報等に開示される。
素子は、例えば、特開平１−２５３８４３号公報、特開
平３−１５２４２８号公報等に開示される。
【０００３】特開平１−２５３８４３号公報には、２枚
のホログラムを利用して偏光を分離する光磁気ディスク
装置用の光学系が開示され、特開平３−１５２４２８号
公報には、グレーティングと受光素子とが一体に構成さ
れた偏光検出装置が開示される。
のホログラムを利用して偏光を分離する光磁気ディスク
装置用の光学系が開示され、特開平３−１５２４２８号
公報には、グレーティングと受光素子とが一体に構成さ
れた偏光検出装置が開示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のグレーティングは、いずれも平行平面板上に形
成されているため、分離される光束の射出角度が入射角
度と格子のピッチとにより決定され、自由度が少ない。
た従来のグレーティングは、いずれも平行平面板上に形
成されているため、分離される光束の射出角度が入射角
度と格子のピッチとにより決定され、自由度が少ない。
【０００５】
【発明の目的】この発明は、上述した従来技術の課題に
鑑みてなされたものであり、回折により分離される２つ
の光束間の角度を任意に定めることができるグレーティ
ング素子の提供を目的とする。
鑑みてなされたものであり、回折により分離される２つ
の光束間の角度を任意に定めることができるグレーティ
ング素子の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明にかかるグレー
ティングプリズムは、上記の目的を達成させるため、互
いに非平行な入射端面と射出端面とのいずれか一方に周
期性を持つ透過型のグレーティングパターンを形成し、
入射端面から入射した光束を０次光と１次光とに分離し
て射出端面から射出させることを特徴とする。
ティングプリズムは、上記の目的を達成させるため、互
いに非平行な入射端面と射出端面とのいずれか一方に周
期性を持つ透過型のグレーティングパターンを形成し、
入射端面から入射した光束を０次光と１次光とに分離し
て射出端面から射出させることを特徴とする。
【０００７】
【実施例】以下、このグレーティングプリズムの実施例
を説明する。グレーティングパターンとしては、透過部
と不透過部とが連続する平面的なパターンと、凹凸が連
続する立体的なレリーフ型パターンとが考えられるが、
以下の実施例では、よりエネルギー効率が高いレリーフ
型パターンを用いている。
を説明する。グレーティングパターンとしては、透過部
と不透過部とが連続する平面的なパターンと、凹凸が連
続する立体的なレリーフ型パターンとが考えられるが、
以下の実施例では、よりエネルギー効率が高いレリーフ
型パターンを用いている。
【０００８】まず、図１に基づいて実施例中の１つのタ
イプのグレーティングプリズムを説明する。図１に示さ
れるグレーティングプリズムは、入射端面にグレーティ
ングパターンが形成され、分離された一方の１次回折光
をそのまま射出端面から垂直に射出させ、他方の０次回
折光を内面反射させた後に射出端面から垂直に射出させ
る。入射端面、射出端面、反射面は、いずれも互いに非
平行である。
イプのグレーティングプリズムを説明する。図１に示さ
れるグレーティングプリズムは、入射端面にグレーティ
ングパターンが形成され、分離された一方の１次回折光
をそのまま射出端面から垂直に射出させ、他方の０次回
折光を内面反射させた後に射出端面から垂直に射出させ
る。入射端面、射出端面、反射面は、いずれも互いに非
平行である。
【０００９】プリズムのグレーティングパターンに対向
する頂点の角度をθc、残りの頂点の角度をそれぞれθ
a、θbとし、媒質の屈折率をｎ1、プリズムの屈折率を
ｎ2、プリズムに対する光束の入射角度をθin、０次光
の回折角度をθ0、１次光の回折角度をθ1とする。ま
た、グレーティングパターンのピッチをｐ、使用波長を
λとする。
する頂点の角度をθc、残りの頂点の角度をそれぞれθ
a、θbとし、媒質の屈折率をｎ1、プリズムの屈折率を
ｎ2、プリズムに対する光束の入射角度をθin、０次光
の回折角度をθ0、１次光の回折角度をθ1とする。ま
た、グレーティングパターンのピッチをｐ、使用波長を
λとする。
【００１０】プリズムに入射した光束は、グレーティン
グパターンにより次の(1)(2)式で示される回折角θ0、
θ1で０次回折光と１次回折光とに分離される。ただ
し、１次回折光の回折角度は、図５に示す角度符号の定
義にしたがって、負の符号をとるものとする。定義は、
グレーティング面の法線を基準にして反時計回りの方向
へ正の符号をとり、時計回りに負の符号を持つ角度とす
る。
グパターンにより次の(1)(2)式で示される回折角θ0、
θ1で０次回折光と１次回折光とに分離される。ただ
し、１次回折光の回折角度は、図５に示す角度符号の定
義にしたがって、負の符号をとるものとする。定義は、
グレーティング面の法線を基準にして反時計回りの方向
へ正の符号をとり、時計回りに負の符号を持つ角度とす
る。
【００１１】
【数１】sin(θ0)＝(ｎ1・sinθin)／ｎ2 …(1) sin(θ1)＝−(ｎ1・sinθin − λ／ｐ)／ｎ2 …(2)
【００１２】ここで、１次回折光が射出端面から垂直に
射出するためには、プリズムのグレーティング面に接す
る一方の頂角θaを１次回折光の回折角θ1と等しく設定
する必要がある。そして、０次光がプリズム内での反射
後に射出端面より垂直に射出するためには、他方の頂角
θbは以下の(3)式を満たす必要がある。
射出するためには、プリズムのグレーティング面に接す
る一方の頂角θaを１次回折光の回折角θ1と等しく設定
する必要がある。そして、０次光がプリズム内での反射
後に射出端面より垂直に射出するためには、他方の頂角
θbは以下の(3)式を満たす必要がある。
【００１３】
【数２】θb＝θ0 ＋ (π−(θ1＋θ0))／２ …(3)
【００１４】２つの頂角が求められれば、θcは必然的
に求められる。以上の条件を満たすようにプリズムの各
頂角を設定することにより、０次光と１次光とが共に射
出端面から垂直に射出する。
に求められる。以上の条件を満たすようにプリズムの各
頂角を設定することにより、０次光と１次光とが共に射
出端面から垂直に射出する。
【００１５】なお、波長λとグレーティングピッチｐと
の割合λ／ｐは、以下の条件を満たすことが望ましい。
ただし、波長λはレーザー光のように単色光に準ずるも
のである。
の割合λ／ｐは、以下の条件を満たすことが望ましい。
ただし、波長λはレーザー光のように単色光に準ずるも
のである。
【００１６】
【数３】λ／ｐ ＞ １．０ …(4)
【００１７】グレーティングに対する光束の入射角度を
ブラッグ角に設定し、かつ、波長λとグレーティングピ
ッチｐとの割合λ／ｐを１．７程度に設定すると、グレ
ーティングの溝に垂直な振動成分と平行な振動成分とが
０次回折光と１次回折光とに振分けられるため、グレー
ティングによる偏光分離が可能となる。ここでブラック
角θinは、以下の式(5)により求められる。
ブラッグ角に設定し、かつ、波長λとグレーティングピ
ッチｐとの割合λ／ｐを１．７程度に設定すると、グレ
ーティングの溝に垂直な振動成分と平行な振動成分とが
０次回折光と１次回折光とに振分けられるため、グレー
ティングによる偏光分離が可能となる。ここでブラック
角θinは、以下の式(5)により求められる。
【００１８】
【数４】sin(θin)＝λ／(２・ｎ1・ｐ) …(5)
【００１９】グレーティング面に対してブラッグ角で入
射して分離した２つの光束が互いに平行に射出するため
には、プリズムのグレーティング面に接する頂角θa、
θbの一方をブラック角とし、他方を９０°とすればよ
い。
射して分離した２つの光束が互いに平行に射出するため
には、プリズムのグレーティング面に接する頂角θa、
θbの一方をブラック角とし、他方を９０°とすればよ
い。
【００２０】次に、実施例にかかるグレーティングプリ
ズムの具体的な設計例を図２、図３に基づいて８例説明
する。(a)(b)(c)(d)(e)(h)のプリズムではグレーティン
グが入射端面に形成され、(f)(g)のプリズムでは射出端
面に形成されている。
ズムの具体的な設計例を図２、図３に基づいて８例説明
する。(a)(b)(c)(d)(e)(h)のプリズムではグレーティン
グが入射端面に形成され、(f)(g)のプリズムでは射出端
面に形成されている。
【００２１】また、(a)のプリズムは分離された光束を
それぞれ別の端面から射出させ、(b)(c)(d)(h)のプリズ
ムは１次回折光と０次回折光とのいずれか一方を内面反
射させて同一の射出端面から共に垂直に射出させ、(e)
のプリズムは分離された光束を射出端面に対して垂直で
はないが互いに平行となるよう射出させている。(b)(c)
(d)(e)の構成によれば、分離した光束に光路差をつけて
同一方向に射出させることができる。なお、(b)(h)の構
成によれば、入射光束と射出光束とが垂直となるため、
使い勝手がよいという利点がある。さらに、(h)の構成
によると、入射角がブラッグ角となっているので偏光分
離の性能がよい。
それぞれ別の端面から射出させ、(b)(c)(d)(h)のプリズ
ムは１次回折光と０次回折光とのいずれか一方を内面反
射させて同一の射出端面から共に垂直に射出させ、(e)
のプリズムは分離された光束を射出端面に対して垂直で
はないが互いに平行となるよう射出させている。(b)(c)
(d)(e)の構成によれば、分離した光束に光路差をつけて
同一方向に射出させることができる。なお、(b)(h)の構
成によれば、入射光束と射出光束とが垂直となるため、
使い勝手がよいという利点がある。さらに、(h)の構成
によると、入射角がブラッグ角となっているので偏光分
離の性能がよい。
【００２２】図２、図３に示した各グレーティングプリ
ズムの数値データは、以下の表１、表２に示されてい
る。使用波長λは全て0.78μmである。なお、入射角、
射出角は、いずれも面の法線に対する角度であり、0.00
deg.は垂直を意味する。
ズムの数値データは、以下の表１、表２に示されてい
る。使用波長λは全て0.78μmである。なお、入射角、
射出角は、いずれも面の法線に対する角度であり、0.00
deg.は垂直を意味する。
【００２３】
【表１】 (a) (b) (c) (d) 格子ピッチｐ 0.4875 0.4490 0.4490 0.4875 (μm) λ／ｐ 1.600 1.737 1.737 1.600 屈折率ｎ 1.50000 1.51072 1.51072 1.51072 入射角θin 30.00 50.00 50.00 53.13 (deg.) １次光回折角 47.17 40.00 40.00 31.98 (deg.) ０次光回折角 19.47 30.47 30.47 31.97 (deg.) １次光射出角 19.46 0.00 0.00 0.00 (deg.) ０次光射出角 77.10 0.00 0.00 0.00 (deg.) プリズム頂角θa 60.00 40.00 30.47 31.98 (deg.) プリズム頂角θb 60.00 85.24 94.76 90.00 (deg.) プリズム頂角θc 60.00 54.76 54.77 58.02 (deg.)
【００２４】
【表２】 (e) (f) (g) (h) 格子ピッチｐ 0.4875 0.4875 0.4875 0.4758 (μm) λ／ｐ 1.600 1.600 1.600 1.639 屈折率ｎ 1.51072 1.78885 1.51072 1.43107 入射角θin 53.13 26.57 31.97 55.05 (deg.) １次光回折角 31.98 53.12 53.14 34.94 (deg.) ０次光回折角 31.97 53.14 53.12 34.94 (deg.) １次光射出角 20.59 53.12 53.14 0.00 (deg.) ０次光射出角 20.59 53.14 53.12 0.00 (deg.) プリズム頂角θa 53.13 53.12 40.93 34.94 (deg.) プリズム頂角θb 90.00 63.44 94.07 90.00 (deg.) プリズム頂角θc 36.87 63.44 45.00 55.06 (deg.)
【００２５】図４は、図３の(e)に示されるタイプのグ
レーティングプリズムを光磁気ディスクの情報記録再生
装置に適用した例を示す。なお、実施例で用いられる光
磁気ディスクは、グルーブ、すなわち案内溝が形成され
たディスクである。
レーティングプリズムを光磁気ディスクの情報記録再生
装置に適用した例を示す。なお、実施例で用いられる光
磁気ディスクは、グルーブ、すなわち案内溝が形成され
たディスクである。
【００２６】半導体レーザー１から発した発散光束は、
コリメートレンズ２により平行光束とされ、２つのアナ
モフィックプリズム３,４により断面円形に整形され
る。アナモフィックプリズム４には直角プリズム５が接
合され、接合面がハーフミラー５ａとされている。ハー
フミラー面５ａで反射された光束は、集光レンズ６によ
り半導体レーザーの自動出力調整用の受光素子７上に集
光する。
コリメートレンズ２により平行光束とされ、２つのアナ
モフィックプリズム３,４により断面円形に整形され
る。アナモフィックプリズム４には直角プリズム５が接
合され、接合面がハーフミラー５ａとされている。ハー
フミラー面５ａで反射された光束は、集光レンズ６によ
り半導体レーザーの自動出力調整用の受光素子７上に集
光する。
【００２７】ハーフミラー面５ａを透過した光束は、ミ
ラー８により反射され、対物レンズ９を介して光磁気デ
ィスク２０の信号記録面に収束される。対物レンズ９と
ミラー８とは、光磁気ディスク２０のラジアル方向ｘに
スライドされる図示せぬヘッド内に設けられている。ま
た、対物レンズ９は、ヘッド内に設けられたアクチュエ
ータ上に設けられており、その光軸方向ｚ、及びディス
クのラジアル方向ｘに駆動される。
ラー８により反射され、対物レンズ９を介して光磁気デ
ィスク２０の信号記録面に収束される。対物レンズ９と
ミラー８とは、光磁気ディスク２０のラジアル方向ｘに
スライドされる図示せぬヘッド内に設けられている。ま
た、対物レンズ９は、ヘッド内に設けられたアクチュエ
ータ上に設けられており、その光軸方向ｚ、及びディス
クのラジアル方向ｘに駆動される。
【００２８】一方、ディスクから反射された光束は、ハ
ーフミラー面５ａにより反射され、λ／２板１０により
偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ１１により
収束光とされてグレーティングプリズム１２に入射す
る。
ーフミラー面５ａにより反射され、λ／２板１０により
偏光方向が４５゜回転させられ、集光レンズ１１により
収束光とされてグレーティングプリズム１２に入射す
る。
【００２９】グレーティングプリズム１２は、図３の
(e)に示したように、ブラッグ角で入射する光束のグレ
ーティングの溝に平行な振動成分と垂直な振動成分とを
０次回折光と１次回折光として分離し、両光束を互いに
平行に射出させる。
(e)に示したように、ブラッグ角で入射する光束のグレ
ーティングの溝に平行な振動成分と垂直な振動成分とを
０次回折光と１次回折光として分離し、両光束を互いに
平行に射出させる。
【００３０】グレーティングプリズム１２から射出した
光束は、受光素子１３上に形成された２つの受光領域に
達する。光磁気ディスク２０により反射されたレーザー
光の偏光方向は、スポットが結像される位置のディスク
の磁化方向に対応して磁気カー効果により回転するた
め、これを４５゜回転させてＰ,Ｓ成分に分離し、それ
ぞれ別個の受光領域により検出し、その差動をとること
により光磁気記録信号を読み出すことができる。
光束は、受光素子１３上に形成された２つの受光領域に
達する。光磁気ディスク２０により反射されたレーザー
光の偏光方向は、スポットが結像される位置のディスク
の磁化方向に対応して磁気カー効果により回転するた
め、これを４５゜回転させてＰ,Ｓ成分に分離し、それ
ぞれ別個の受光領域により検出し、その差動をとること
により光磁気記録信号を読み出すことができる。
【００３１】上記のように信号検出用の受光素子に対し
て偏光分離された光束を互いに平行に入射させるため
に、従来は偏光ビームスプリッターとこの偏光ビームス
プリッターで反射された成分を再度反射させる反射面を
有するプリズムとを設ける必要があった。しかしなが
ら、この実施例によれば、グレーティングプリズムによ
り偏光ビームスプリッターとプリズムとの作用を兼用さ
せることができるため、部品点数を減らすことができ
る。
て偏光分離された光束を互いに平行に入射させるため
に、従来は偏光ビームスプリッターとこの偏光ビームス
プリッターで反射された成分を再度反射させる反射面を
有するプリズムとを設ける必要があった。しかしなが
ら、この実施例によれば、グレーティングプリズムによ
り偏光ビームスプリッターとプリズムとの作用を兼用さ
せることができるため、部品点数を減らすことができ
る。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、プリズムの一面にグレーティングパターンを形成す
ることにより、回折により分離された２以上の光束を所
望の角度で射出させることができる。また、入射角度を
ブラッグ角になるよう設定すれば、偏光分離プリズムと
して利用できるため、光磁気ディスク装置の光学素子と
して用いれば、部品点数を減らして装置を小型にするこ
とができる。
ば、プリズムの一面にグレーティングパターンを形成す
ることにより、回折により分離された２以上の光束を所
望の角度で射出させることができる。また、入射角度を
ブラッグ角になるよう設定すれば、偏光分離プリズムと
して利用できるため、光磁気ディスク装置の光学素子と
して用いれば、部品点数を減らして装置を小型にするこ
とができる。
【図１】 実施例にかかるグレーティングプリズムの原
理を示す説明図である。
理を示す説明図である。
【図２】 実施例にかかるグレーティングプリズムの具
体例を示す説明図である。
体例を示す説明図である。
【図３】 実施例にかかるグレーティングプリズムの具
体例を示す説明図である。
体例を示す説明図である。
【図４】 実施例にかかるグレーティングプリズムを光
磁気ディスク装置の光学系に利用した例を示す説明図で
ある。
磁気ディスク装置の光学系に利用した例を示す説明図で
ある。
【図５】 グレーティングによる回折光の回折角度を定
義する説明図である。
義する説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丸山 晃一 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内 (72)発明者 大野 政博 東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学 工業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】互いに非平行な入射端面と射出端面とのい
ずれか一方に周期性を持つ透過型のグレーティングパタ
ーンが形成され、前記入射端面から入射した光束を０次
光と１次光とに分離して前記射出端面から射出させるこ
とを特徴とするグレーティングプリズム。 - 【請求項２】前記グレーティングパターンは、前記入射
端面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載
のグレーティングプリズム。 - 【請求項３】前記射出端面から射出する２光束が互いに
平行になるよう頂角が定められていることを特徴とする
請求項２に記載のグレーティングプリズム。 - 【請求項４】前記グレーティングパターンのピッチｐ
は、入射する光束の波長をλとして、 λ／ｐ ＞ １．０ の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のグレ
ーティングプリズム。 - 【請求項５】入射端面に周期性を持つ透過型のグレーテ
ィングパターンが形成され、入射した光束を前記グレー
ティングパターンにより０次光と１次光とに分離し、該
０、１次光のいずれか一方を前記入射端面に対して非平
行な反射面で内面反射させた後、両光束を前記入射端面
及び前記反射面に対して非平行な射出端面からほぼ平行
な状態で射出させることを特徴とするグレーティングプ
リズム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3982393A JPH06250008A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | グレーティングプリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3982393A JPH06250008A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | グレーティングプリズム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06250008A true JPH06250008A (ja) | 1994-09-09 |
Family
ID=12563707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3982393A Pending JPH06250008A (ja) | 1993-03-01 | 1993-03-01 | グレーティングプリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06250008A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001001530A1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-04 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser with a prism-grating as line-narrowing optical element |
| US7266137B2 (en) | 1999-02-10 | 2007-09-04 | Lambda Physik Ag | Laser gas replenishment method |
| WO2011111409A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| JP2013013912A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Disco Corp | レーザー光線照射装置 |
-
1993
- 1993-03-01 JP JP3982393A patent/JPH06250008A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2001001530A1 (en) * | 1999-06-23 | 2001-01-04 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser with a prism-grating as line-narrowing optical element |
| WO2011111409A1 (ja) * | 2010-03-09 | 2011-09-15 | コニカミノルタオプト株式会社 | 光学素子の製造方法 |
| JP2013013912A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-01-24 | Disco Corp | レーザー光線照射装置 |
| US9289853B2 (en) | 2011-07-01 | 2016-03-22 | Disco Corporation | Laser beam applying apparatus |
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