JP2000011424A5

JP2000011424A5 -

Info

Publication number: JP2000011424A5
Application number: JP1998177725A
Authority: JP
Filing date: 1998-06-24
Publication date: 2005-05-26

Description

【書類名】明細書
【発明の名称】光ヘッド装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの出射光を光記録媒体上に集光させるための集光手段と、前記光記録媒体からの反射戻り光を回折させる回折素子と、前記回折素子を透過した反射戻り光を受光する光検出素子とを備えた光ヘッド装置において、前記回折素子は光学異方性媒質からなりその格子の断面形状が非対称な鋸歯状または階段状であり、前記格子の少なくとも溝部には光学等方性媒質が充填され、かつ前記光学等方性媒質の屈折率の値が前記光学異方性媒質の常光屈折率と異常光屈折率の中間の値であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
前記回折素子の光学異方性媒質の異常光屈折率を示す方向が、前記光記録媒体からの反射戻り光であり前記格子に入射する光の偏光方向に対して略４５°の角度をなしていることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
前記回折素子が、前記光検出素子とともに光記録媒体上に結ぶ光焦点の誤差検出器としての機能を有するように、前記回折素子の格子が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや光磁気ディスクなどの光記録媒体の光学的情報の書き込み・読み取りを行う光ヘッド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光磁気ヘッド装置の一例を示す概念的斜視図を図９に示す。図９中、半導体レーザ１から出射した光はコリメートレンズ２、ビームスプリッタ３を透過し、反射プリズム４で反射した後、集光レンズ５にて光磁気記録媒体６に集光される。光磁気記録媒体６で反射された戻り光は集光レンズ５、反射プリズム４を透過した後、ビームスプリッタ３で反射されコリメートレンズ７を透過しビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリッタ８で反射された光はシリンドリカルレンズ９を透過して４分割光検出器１０で受光される。
【０００３】
一方、ビームスプリッタ８を透過した光は１／２波長板１１にて偏光方向が４５゜回転され、検光子１２によりＰ偏光成分およびＳ偏光成分に分離されて２分割光検出器１３で受光される。
【０００４】
光磁気記録媒体６上に結ぶ光の焦点誤差の検出は、シリンドリカルレンズ９と４分割光検出器１０を使用して、４分割光検出器１０の検出面上にできる楕円形の光スポットの長軸・短軸の向きを判定する非点収差法によって行われる。また、光磁気記録媒体６に記録された情報は２分割光検出器１３に到達し２分割された光スポットの差分信号により検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の光磁気ヘッド装置においては、光学部品の点数が多いため構成が複雑であり、組立工数が多くなることから量産性がよくない。さらに小型化、薄型化が困難であり、近年需要が増大している携帯向けの用途などには不向きである。また、検光子には通常高価なウオラストンプリズムを使用しており、さらに光学部品の点数が多いことによって光磁気ヘッド装置のコストアップを招いている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり、光源と、前記光源からの出射光を光記録媒体上に集光させるための集光手段と、前記光記録媒体からの反射戻り光を回折させる回折素子と、前記回折素子を透過した反射戻り光を受光する光検出素子とを備えた光ヘッド装置において、前記回折素子は光学異方性媒質からなりその格子の断面形状が非対称な鋸歯状または階段状であり、前記格子の少なくとも溝部には光学等方性媒質が充填され、かつ前記光学等方性媒質の屈折率の値が前記光学異方性媒質の常光屈折率と異常光屈折率の中間の値であることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【０００７】
また、前記回折素子の光学異方性媒質の異常光屈折率を示す方向が、前記光記録媒体からの反射戻り光であり前記格子に入射する光の偏光方向に対して略４５°の角度をなしていることを特徴とする上記の光ヘッド装置を提供する。
さらに、前記回折素子が、前記光検出素子とともに光記録媒体上に結ぶ光焦点の誤差検出器としての機能を有するように、前記回折素子の格子が形成されていることを特徴とする上記の光ヘッド装置を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光ヘッド装置の場合、光記録媒体として光磁気記録媒体を使用する光磁気ヘッド装置として好ましく使用されるので、光磁気ヘッド装置に限定して説明する。
【０００９】
本発明の光磁気ヘッド装置においては、使用される回折素子に特徴がある。この回折素子は光学的複屈折性を示す光学異方性媒質からなり、その格子の断面形状が非対称な鋸歯状または階段状である。そしてこの格子の少なくとも溝部には光学等方性媒質が充填されている、すなわち光学等方性媒質が格子の溝部のみを埋めているかまたは格子の溝の深さ以上の厚みの光学等方性媒質で埋められていてもよい。さらに光学等方性媒質の屈折率の値が光学異方性媒質の常光屈折率と異常光屈折率の中間の値を有している。以下、それぞれの構成要素の個所において具体的に本発明を詳細に説明する。また、格子の溝の深さのことを単に溝の深さという。
【００１０】
本発明の実施の形態において、光源の位置の違いによって説明を大きく２つの部分に分けてある。第一の実施の形態は、光源である半導体レーザチップが光検出素子に近接して設置されている場合であり、第二の実施の形態は、光源である半導体レーザが光検出素子から分離されて、異なる場所に設置されている場合である。
【００１１】
まず、第一の実施の形態について詳細に説明する。
図２は本発明の光磁気ヘッド装置を示す概念的斜視図である。この装置は光磁気記録媒体６に情報を記録したり、光磁気記録媒体６から情報の再生を行う。
【００１２】
光検出モジュール１４は回折素子１４ａおよびサブモジュール１４ｂから構成されており、上述した従来の光ヘッド装置を示す図９における、半導体レーザ１、ビームスプリッタ３および８、シリンドリカルレンズ９、４分割光検出器１０、１／２波長板１１、検光子１２、２分割光検出器１３の全てが有する機能と同等の機能を備える。すなわち、これらの光学部品などを１つの光検出モジュール１４に置換することができる。
【００１３】
光検出モジュール１４から出た光はコリメートレンズ２にて平行光束化され、反射プリズム４を透過した後、集光手段である集光レンズ５にて光磁気記録媒体６上に結像される。光磁気記録媒体６で反射された戻り光は、集光レンズ５を透過した後、反射プリズム４、コリメートレンズ２を透過し光検出モジュール１４に入射する。
【００１４】
図１は本発明の光磁気ヘッド装置における光検出モジュール１４の模式的断面図であり、上述の多くの光学部品が置換可能な部分である。サブモジュール１４ｂはサブモジュールパッケージ１００および光源である半導体レーザチップ１０１および光検出素子１０２ａ、１０２ｂを備えたシリコン基板１０３からなる。半導体レーザチップ１０１からの出射光１０４は、回折素子１４ａを透過して、コリメートレンズ、反射プリズム、集光レンズを透過した後、光磁気記録媒体にて反射し、集光レンズ、反射プリズム、コリメートレンズを通過して戻り光１０５となり、回折素子１４ａに入射した後、−１次回折光１０６ａ、＋１次回折光１０６ｂ、０次透過光１０６ｃに回折され、光検出素子１０２ａ、１０２ｂにて受光される。
【００１５】
以下、回折素子１４ａに関して図１を用いて詳述する。図１において、回折素子１４ａはガラスの基板１０７と１０８、粘着層１０９、１／２波長板１１０、光学的等方媒質である等方性充填材１１１および、鋸歯状または階段状の断面形状を有する格子であって、光学異方性媒質である異方性格子１１２からなる積層構造を有している。この異方性格子１１２は半導体プロセスなどで用いられているプレーナ法により一平面内で多数個を一括作製したのち、ダイシングソーなどを使用した切断により素子化されればよい。
【００１６】
ガラスの基板１０７と１０８は光吸収の少ない光学ガラスを用い、軽量化のため、厚みは０．３〜０．６ｍｍの薄板ガラスを用いることが好ましい。また、ガラス表面には誘電体多層膜などによる反射防止膜が施されていることが好ましい。１／２波長板１１０は、異方性格子１１２に入射する光磁気記録媒体からの反射戻り光の偏光方向が、異方性格子１１２の異常光屈折率を示す方向である光学異方軸に対して４５°となるよう、回折素子に入射する偏光方向を回転させる作用を有する。以下、光学異方軸ということがある。
【００１７】
ここでは１／２波長板１１０を使用して、入射する直線偏光の偏光方向が、異方性格子１１２の光学異方軸に対して４５°となるように設定したが、４５°の角度でなくとも任意の角度であってもよい。ただし、０°と９０°に近づくにつれて光信号の大きさが小さくなる。
【００１８】
また、上記の角度中特に４５°の角度をなすことにより、後述するように異方性格子１１２に入射する直線偏光を分解した常光成分と異常光成分の強度が等しくかつ最大値に近くなり、光検出素子１０２ａ、１０２ｂにて受光される光量が略等しくなって、信号処理上極めて都合がよい。
【００１９】
しかし、１／２波長板１１０は必須ではない。つまり、１／２波長板１１０を使用する代わりに、回折素子に入射する直線偏光の偏光方向と、回折素子を形成する光学異方性媒質が示す光学異方軸の方向とが略４５°をなすように、回折素子が配置されていてもよい。したがってこのようにあらかじめ異方性格子の光学異方軸が、入射偏光方向に対して４５°傾くように設置されていれば、１／２波長板は必要なく光学部品数が減らせ、また、回折素子の製造工程で１／２波長板の偏光方向を特定の方向に合わせてを組み込む工程が省けて好ましい。１／２波長板１１０の材質は、水晶板、ポリカーボネートなどの延伸した有機フィルムなどが通常用いられる。１／２波長板１１０は光学軸が入射光の偏光方向と合った適切な向きになるよう、粘着層１０９、等方性充填材１１１により、ガラス基板１０７と１０８に保持される。
【００２０】
等方性充填材１１１は以下述べる所望の屈折率を有するアクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機接着剤を用い、異方性格子１１２を形成したガラスの基板１０８上に適量を滴下した後、波長板を接着したガラスの基板１０７と圧着させ固化接着すればよい。その際、格子溝部に気泡が取り残されないよう、低粘度の接着剤を選択する方が好ましく、また、接着剤滴下後の圧着時に工夫を要する。等方性充填材１１１の屈折率は、複屈折性を示す光学異方性媒質である異方性格子の常光屈折率と異常光屈折率の中間の大きさを有している。
【００２１】
異方性格子は、ガラスの基板１０７上に形成された高分子液晶薄膜などをドライエッチング法などを用いて作製される。ここで使用する高分子液晶としては、側鎖型を有する構造のものが好ましく、アクリル系、シリコーン系、メタクリル系などを主成分とするものが例示できる。ここで、異方性格子を作製する材料としては高分子液晶薄膜に限られず光学的異方性を有する誘電体光学結晶などであってもよく、この場合は直接異方性格子が形成される。
【００２２】
しかし、高分子液晶薄膜の場合は材料そのものの作製が容易であり、さらに格子の形成も容易であって、高分子液晶薄膜を使用するすることが好ましい。
高分子液晶薄膜の形成は、ポリイミドなどの有機薄膜をラビング法により配向処理させたガラス基板上に光重合型モノマー液晶をスピンコート法などで所望の膜厚になるよう塗布した後、適切な温度環境下にて紫外線を照射し重合高分子化されて行われる。
【００２３】
格子の断面形状は、非対称な鋸歯状または階段状である。鋸歯状であれば回折の特性に優れ好ましいが、製作に困難を伴う。階段状の格子で所望の回折の特性が得られれば、製作の容易さから有利となる。薄膜化された高分子液晶は、フォトリソグラフィー法を用いたエッチング法や金型を用いたプレス法などで格子パターンが形成される。
【００２４】
ここでは、断面形状が階段状の格子の作製法について説明する。フォトリソグラフィー法によって４段階のステップを経て作製する方法である、４段ステップ格子の形成法を図３に示す。図３（ａ）は、高分子液晶薄膜上に形成したフォトレジストをパターニングした様子を示す断面図である。すなわち、高分子液晶薄膜４２を成膜したガラスの基板４３上にフォトレジスト４１をスピンコートし、通常の半導体プロセスなどで用いられるフォトリソグラフィー法により、マスクパターンを感光した後現像を行い、フォトレジストの格子パターンを形成する。この場合、フォトマスクは高分子液晶の配向方向、つまり光学異方性媒質の異方軸方向に対して格子の長手方向が一致するように配置する。
【００２５】
図３（ｂ）は、ドライエッチング法により高分子液晶薄膜をエッチングした様子を示す断面図である。つまり、フォトレジストパターンが形成された基板はドライエッチング法によりエッチング部の高分子液晶薄膜厚が未エッチング部の高分子液晶薄膜厚の１／３程度になるまでエッチングする。その際、フォトレジストも同時にエッチングされる。また、図３（ｃ）は、フォトレジストを再塗布してパターニングした様子を示す断面図である。ここでは、フォトレジストをスピンコートにて塗布し、露光、現像を行うが、このとき用いるフォトマスクは図３（ａ）にて使用したフォトマスクの半分の格子周期にする。
【００２６】
図３（ｄ）は、再ドライエッチング法により高分子液晶薄膜をさらにエッチングした様子を示す断面図である。つまり、再度ドライエッチングすることにより、先程（ｂ）でエッチングした部分のうちで、さらに除去すべき部分をエッチングして、４段ステップ格子を形成できる。
【００２７】
回折効率などの光学特性をさらに向上させる場合、さらにプロセス数を増加することで多段化し、一直線の理想的な斜面に近づける方が望ましい。また、理想的な鋸歯状であるブレーズ型格子を得るために、精密金型によるプレス法も格子形成手段として有効である。
【００２８】
次に、本発明における回折素子１４ａの機能に関して、図１および図４を用いて詳述する。回折素子１４ａに内蔵している異方性格子１１２の常光屈折率をｎ_o、異常光屈折率をｎ_e とし、等方性充填材１１１の屈折率をｎ_sとする。本発明ではこのｎ_sをｎ_oとｎ_eとの中間の値とする。特にｎ_o、ｎ_e、ｎ_s間の関係を式（１）のようにすることが好ましい。
ｎ_s＝（ｎ_e＋ｎ_o）／２・・・（１）
【００２９】
異方性格子１１２の溝の深さをｄとすると、異方性格子１１２と等方性充填材１１１とにより生じる位相差形状は図４のようになる。図４は異方性格子の格子形状とこれにより生じる位相差を示す図であり、図４（ａ）は異方性格子１１２の格子形状を示す模式的断面図であり、図４（ｂ）と図４（ｃ）はそれぞれ異常光線、常光線に対する位相差形状を示す図である。式（１）よりｎ_sはｎ_eとｎ_oとのちょうど中間の値を有することから、図４に示す常光線と異常光線の位相差形状は、絶対値は等しく、形状が反転したものになる。
【００３０】
回折理論より、周期的な位相差形状を有する格子に光が入射した場合、回折光が生じ、その回折光強度は入射光強度に対する割合である回折効率η_mにより表される。ここでｍは回折次数であり、ｍ＝０、±１、±２・・である。本発明のように、回折格子の断面形状を、非対称な鋸歯状または階段状にして最適化した場合、ｍ次回折効率はｍの正負で非対称になり、＋次数の回折光と−次数の回折光の間に回折効率の強度差が生じる。
【００３１】
図４（ａ）の格子に異常光線が入射した場合の位相差形状は、図４（ｂ）のようになるから、図の右側の回折光を＋１次回折光、左側のそれを−１次回折光として、異常光線の回折効率の＋１次回折光と−１次回折光をそれぞれη_e,+1およびη_e,-1とすると回折効率は、η_e,+1＞＞η_e,-1となり、＋１次回折光が強く、−１次回折光は弱い。ここでη_e,-1は略０である。
【００３２】
常光線の場合には、位相差形状は図４（ｃ）のようになるため、異常光線の場合とは反対側に回折しη_o,-1＞＞η_o,+1になり、−１次回折光が強く、＋１次回折光は弱い。ここで、η_o,+1は略０である。
０次透過光と１次回折光の効率比η_o,0／η_o,-1（常光線の場合）またはη_e,0／η_e,+1（異常光線の場合）は、適切に溝の深さｄを選ぶことにより略１とすることができる。
【００３３】
以上をまとめると、本発明における回折素子は、図４（ａ）に示した格子の断面形状および溝の深さを適切に選ぶことで、式（２）〜式（５）を満たす回折特性を有するようにできる。
η_o,0≒η_o,-1＞＞η_o,+1≒０・・・（２）
η_e,0≒η_e,+1＞＞η_e,-1≒０・・・（３）
η_o,0＝η_e,0 ・・・（４）
η_o,-1＝η_e,+1 ・・・（５）
【００３４】
すなわち、異方性格子に入射する光を、常光成分が主である−１次回折光と異常光成分が主である＋１次回折光に偏光分離することができ、かつ、０次透過光の偏光状態は、入射光のそれに等しくなる特徴を有する。特に、入射光の偏光方向が、異方性格子の光学異方軸方向（異常光屈折率を示す方向）に対して４５°傾いていた場合では、上述のように回折される常光および異常光の強度が等しくなる。
【００３５】
次に、本発明における信号検出方法に関して詳述する。図５は、本発明の光磁気ヘッド装置における回折素子を透過する光の偏光特性を示す概念図である。異方性格子１１２の格子方向を異常光屈折率を示す方向６０に一致させ、この方向を異常光方向６１、これと直交する方向を常光方向６２とする。
【００３６】
光源である半導体レーザチップ１０１からの出射光は、異常光方向６１に対して４５°傾いた出射光の偏光方向６３とすると、異方性格子１１２を透過した光の偏光方向は、前述の説明により入射前後で保存されるため、異常光方向６１に対して４５°傾いた偏光方向Ａである６４になる。次に透過光の偏光方向Ａである６４は、１／２波長板１１０により偏光方向が４５°回転して、異常光方向に偏光した偏光方向Ｂである６５になり、光磁気記録媒体に向かう。
【００３７】
一方、光磁気記録媒体で反射した戻り光は、出射光と同じ偏光方向の偏光方向Ｂである６５になり、１／２波長板１１０を再度透過して、異常光方向６１に対して４５°傾いた直線偏光の偏光方向Ａである６４になる。次に、異方性格子１１２により回折されるが、式（２）および式（３）から、４５°に傾いた偏光方向Ａである６４の直線偏光の異常光成分は＋１次回折光の偏光方向６６の光および０次透過光に回折され、常光成分は−１次回折光の偏光方向６７の光および０次透過光に回折される。偏光分離された６６および６７の偏光方向の光はそれぞれ光検出素子１０２ｂ、１０２ａに入射する。
【００３８】
また、異方性格子１１２に入射する光の偏光方向が、異常光方向６１に対して４５°傾いた場合、つまり、常光成分と異常光成分の強度が等しい場合には、式（５）より常光と異常光の回折効率が等しいため、異常光＋１次回折光と、常光−１次回折光の強度は等しくなる。しかし、光磁気記録媒体により反射された戻り光の偏光方向は、光磁気記録媒体の磁気モーメントに基づくカー効果により、記録された情報（磁気モーメントの向き）に対応したカー回転角、＋θ_kまたは−θ_kだけ回転している。そのために、１／２波長板１１０を透過して、異方性格子１１２に入射する光の偏光方向も、異常光方向に対して（４５±θ_k）°になる。
【００３９】
したがって、異方性格子に入射する光の常光および異常光成分強度のみをそれぞれ１００とすると、θ_kに比例した強度変調±αがこれに加わり、光検出素子１０２ａ、１０２ｂに入射する光強度Ｉ_o、Ｉ_eは式（６）、式（７）となる。光磁気記録媒体の情報を読み出す場合は、Ｉ_eとＩ_oの信号の差分から戻り光変調αを得ればよく、光磁気信号Ｒ_fは式（８）により検出される。ここで、式（５）よりη_e,+1＝η_o,-1であるからこれをη₁とおけばＲ_fはそれぞれ＋２αη₁または−２αη₁となる。
【００４０】
【数１】

【００４１】
一方、焦点誤差信号やトラッキング誤差信号は、光検出素子１０２ａ、１０２ｂを各々複数個に分割して、分割された光検出素子の各々からの信号を演算することにより得ることができる。
【００４２】
通常、焦点誤差検出法にはスポットサイズ法、非点収差法、ナイフエッジ法などを用いる。これらは、２つの光検出素子に入射する２つの回折光の光スポットの大きさの違いで焦点誤差を検出するもの（スポットサイズ法）、１つの光スポットが円形となるかまたは楕円形となりその長軸と短軸の向きがどちらかよって焦点誤差を検出するもの（非点収差法）、半月形の光スポットの向きに応じて焦点誤差を検出するもの（ナイフエッジ法）である。
【００４３】
これらの形状の光スポットが、光磁気記録媒体上での焦点誤差の発生に伴って、光検出素子上に生じるように、各々の検出法に応じて異方性格子の上面から見た形状を変形して作製すればよい。通常このような光スポットを変形する収差を発生させる格子の上面形状は、曲線状となる。
【００４４】
図６は、本発明の光磁気ヘッド装置における光検出素子上の光スポットを示す模式的上面図であり、図６を用いてさらに詳しくスポットサイズ法を説明する。異方性格子を光のレンズ機能を有する格子の上面形状とすることで、３分割後の光検出素子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆに入射する回折光の焦点距離を変え、焦点誤差に対応する光検出素子上の−１次回折光の光スポット７１および＋１次回折光の光スポット７２のサイズ変化から、焦点誤差信号Ｓ_feは式（９）より検出する。
【００４５】
ここで、Ｉ_a、Ｉ_b、Ｉ_c、Ｉ_d、Ｉ_eおよびＩ_fはそれぞれ、分割された光検出素子７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆより得られた信号強度である。図６（ａ）は光磁気記録媒体が焦点位置より遠い場合で、Ｓ_fe＞０、（ｂ）は光磁気記録媒体が焦点位置にある場合で、Ｓ_fe＝０、（ｃ）は光磁気記録媒体が焦点位置より近い場合で、Ｓ_fe＜０を示す。
【００４６】
【数２】

【００４７】
一方、光磁気記録媒体上のトラックからの光の外れである、トラッキング誤差検出法には、再生専用に用いられる３ビーム法や、記録および再生の両方に用いられるプッシュプル法などがある。３ビーム法の場合、半導体レーザ出射端近傍（出射口の前）に３ビーム回折素子および３ビーム光検出素子を設置する必要がある。また、プッシュプル法の場合には、図６の３分割光検出素子において、トラッキング誤差信号Ｓ_teは式（１０）より検出できる。
【００４８】
上述の構成は、図１の光検出モジュール内に半導体レーザチップを備え、また、回折素子１４ａによって、光磁気記録媒体に入射する光線である往路光線および光磁気記録媒体により反射した戻り光である復路光線の両者が、入射し回折される。したがって、往路光線の場合には、±１次以上の回折光が損失光（不要光）となり光磁気記録媒体に入射する光強度の低下を招いている。また、復路の場合には、０次透過光が損失光となるため、光検出素子に入射される光の利用効率は低下する。光源である半導体レーザチップの出力および信号増幅回路の性能がよい場合には、上述した構成の光磁気ヘッド装置で十分に信号の読み書きができる。
【００４９】
以上が、第一の実施の形態についての説明であったが、次に、第二の実施の形態について光検出モジュールと光磁気ヘッド装置の構成ついてのみ簡単に説明する。他の部分は第一の実施の形態の説明で述べたものと同じである。
第一の実施の形態で述べた以上に往復路の光利用効率を高める手段として、光源である半導体レーザが光検出素子から分離されて、異なる場所に設置されている。
【００５０】
図７は、本発明の他の実施態様の光磁気ヘッド装置を示す概念的斜視図である。
光検出モジュール１５とは別に配された、光源である半導体レーザ１からの出射光は、コリメートレンズ２、ビームスプリッタ３、全反射プリズム４、集光レンズ５を透過した後、光磁気記録媒体６で反射して、再度集光レンズ５、全反射プリズム４を透過し、ビームスプリッタ３にて反射し、コリメートレンズ７を透過して光検出モジュール１５に入射する。ここで、１５ａおよび１５ｂはそれぞれ回折素子およびサブモジュールである。本発明による光磁気ヘッド装置における光検出モジュールの模式的断面図を図８に示す。図１に示した光検出モジュールとの相違点は、図１の半導体レーザチップ１０１が本構成では内蔵されていないこと、および異方性格子１１２の溝の深さｄを変化させ、０次透過効率を略０にしたことであり、その他は全て同じ構成である。
【００５１】
本構成における回折素子の回折効率は、式（１１）〜式（１４）となり、０次透過光強度が略０になる結果、信号検出に使用する１次回折効率η_o,-1及びη_e,+1が前述の構成に比べ高くなり、往復での光利用効率はおよそ１．５倍に向上する。しかし、図２と図７を比べてわかるように、図２の構成に比べ、本構成は部品点数が多いものの、従来例である図９と比べて約半分に低減できて、小型化、コストダウンが図れる。
η_o,-1＞＞η_o,+1≒０・・・（１１）
η_e,+1＞＞η_e,-1≒０・・・（１２）
η_o,0＝η_e,0 ≒０・・・（１３）
η_o,-1＝η_e,+1 ・・・（１４）
【００５２】
【実施例】
「例１」
本例を、図１を用いて説明する。まず、異方性格子の形成法について述べる。異方性格子は常光屈折率が１．５５、異常光屈折率が１．６５の重合した高分子液晶薄膜を用いて形成した。配向処理されたガラスの基板１０８上に、スピンコート法により厚さ７．５μｍのモノマー液晶薄膜を形成後、紫外線照射を行い重合固化させ、高分子液晶薄膜とした。
【００５３】
格子の形成は、図３に示すようにフォトリソグラフィー法を用いて行い、光学異方軸と格子の長手方向が略一致するようにして、格子周期が約１０μｍ、溝の深さ７．５μｍの４段ステップ格子のホログラムを形成した。本例では、焦点誤差検出法にスポットサイズ法を使用したため、コンピュータシミュレーションによりスポットサイズ法として使用するのに最適なホログラムパターンを設計した。
【００５４】
次に、この異方性格子を組み込んだ回折素子の作製法について述べる。厚さ０．５ｍｍで片面に誘電体多層膜の反射防止膜が施されている光学ガラスの基板１０７の反射防止膜のない面と、１／２波長板１１０で粘着層１０９が塗布された面とを貼合わせた。ここで使用した１／２波長板１１０は、延伸されたポリカーボネートフィルム製で、厚さ１００μｍのものであった。
【００５５】
次に、異方性格子１１２が形成されたガラスの基板１０８の異方性格子側の面にスピンコート法により厚さ２０μｍにアクリル系の等方性充填材１１１を塗布し、この塗布面と上記層状物の１／２波長板１１０側とを合わせ、紫外線照射により重合固化して接着した。重合固化後の等方性充填材１１１の屈折率は１．６であった。
【００５６】
以上のようにして形成された積層物を切断・分離して回折素子とした。作製された回折素子の大きさは、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ１．３ｍｍであり、光学特性は、Ｐ偏光が入射した場合、透過効率が３６％、＋１次回折効率が３６％、−１次回折効率が０．２％であり、Ｓ偏光が入射した場合、透過効率が３６％、−１次回折効率が３６％、＋１次回折効率が０．２％であり、弱い高次回折光もあった。ただし、ここでＳ偏光とは、格子の長手方向に平行な偏光であり、Ｐ偏光とは格子の長手方向に直交した方向の偏光である。
【００５７】
回折素子１４ａは、半導体レーザチップ１０１、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂを備えたシリコン基板１０３が搭載された樹脂のサブモジュールパッケージ１００に組み付けられ、調整されて接着剤で固定された。
【００５８】
作製された光検出モジュール１４を図２に示す光磁気ヘッド装置に組み込み、波長６５０ｎｍのレーザ光を使用し、光磁気記録媒体６の情報の記録・再生を行った。前述のように、焦点誤差検出にはスポットサイズ法を用い、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂの各分割検出素子からの信号を演算し、合焦点制御を行った。また、トラッキング誤差検出は、プッシュプル法により、光検出素子１０２ａと１０２ｂにより制御した。
光磁気記録情報の再生信号は、光検出素子１０２ａと１０２ｂの差動信号により得られ、本例においては良好な再生信号を得ることができた。
【００５９】
「例２」
本例を、図８を参照にして説明する。まず、異方性格子の形成法について述べる。異方性格子は常光屈折率が１．５５、異常光屈折率が１．６５の重合した高分子液晶薄膜を用いて形成した。配向処理されたガラスの基板１０８上に、スピンコート法により厚さ９．８μｍのモノマー液晶薄膜を形成後、紫外線照射を行い重合固化させ、高分子液晶薄膜とした。
【００６０】
格子の形成は、図３に示すようにフォトリソグラフィー法を用いて行い、光学異方軸と格子の長手方向が略一致するようにして、格子周期が約１０μｍ、溝の深さ９．８μｍの４段ステップ格子のホログラムを形成した。本例では、焦点誤差検出法にスポットサイズ法を使用したため、コンピュータシミュレーションによりスポットサイズ法として使用するのに最適なホログラムパターンを設計した。
【００６１】
次に、この異方性格子を組み込んだ回折素子の作製法に関して述べる。
異方性格子１１２が形成されたガラスの基板１０８の異方性格子側の面にスピンコート法により厚さ２０μｍにアクリル系の等方性充填材１１１を塗布し、この塗布面と厚さ０．５ｍｍで片面に誘電体多層膜の反射防止膜が施されている光学ガラスの基板１０７の反射防止膜のない面とを合わせ、紫外線照射により重合固化して接着した。重合固化後の等方性充填材１１１の屈折率は１．６であった。ただし、本例では、図８の１／２波長板１１０は組み込まなかった。
【００６２】
以上のようにして作製された積層物を切断・分離して回折素子とした。作製された回折素子の大きさは、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ１．２ｍｍであり、光学特性は、Ｐ偏光が入射した場合、透過効率が０．２％、＋１次回折効率が７８％、−１次回折効率が０．２％であり、Ｓ偏光が入射した場合、透過効率が０．２％、−１次回折効率が７８％、＋１次回折効率が０．２％であり、弱い高次回折光もあった。これらの値は例１と大きく異なり、透過効率は低いが、Ｐ偏光に対する＋１次回折効率およびＳ偏光に対する−１次回折効率は２倍以上と大きかった。
【００６３】
回折素子１５ａは、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂを備えたシリコン基板１０３が搭載された樹脂製のサブモジュールパッケージ１００に組み付けられ、調整されて接着剤で固定された。
【００６４】
作製された光検出モジュール１５を図７に示す光磁気ヘッド装置に組み込み、波長６５０ｎｍのレーザ光を使用し、光磁気記録媒体６に情報の記録・再生を行った。このとき、光検出モジュール１５に入射する光の偏光方向と、異方性格子の異常光屈折率を示す方向とのなす角度が４５゜になるように、光検出モジュール１５を組み込んだ。前述のように、焦点誤差検出にはスポットサイズ法を用い、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂの各分割検出素子からの信号を演算し、合焦点制御を行った。また、トラッキング誤差検出は、プッシュプル法により、光検出素子１０２ａと１０２ｂにより制御した。
光磁気記録情報の再生信号は、光検出素子１０２ａと１０２ｂの差動信号により得られ、本例においては光利用効率の高い良好な再生信号が得られた。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ヘッド装置においては、装置を構成する光学部品の点数が少ないため構成が単純であり、組立工数が少なくなることから量産性がよい。さらに小型化、薄型化が可能であり、携帯向けの用途などには好適である。また本発明の光ヘッド装置の場合、光記録媒体として光磁気記録媒体（光磁気ディスク）を使用する光磁気ヘッド装置が好ましく使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出モジュールの模式的断面図。
【図２】本発明の光磁気ヘッド装置を示す概念的斜視図。
【図３】４段ステップ格子の形成法を示す概念図。（ａ）高分子液晶薄膜上に形成したフォトレジストをパターニングした様子を示す断面図、（ｂ）ドライエッチング法により高分子液晶薄膜をエッチングした様子を示す断面図、（ｃ）フォトレジストを再塗布してパターニングした様子を示す断面図、（ｄ）再ドライエッチング法により高分子液晶薄膜をさらにエッチングした様子を示す模式的断面図。
【図４】異方性格子の格子形状とこれにより生じる位相差を示す図。（ａ）異方性格子の格子形状を示す断面図、（ｂ）異常光線に対する位相差形状を示す概念図、（ｃ）常光線に対する位相差形状を示す概念図。
【図５】本発明の光磁気ヘッド装置における回折素子を透過する光の偏光特性を示す概念図。
【図６】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出素子上の光スポットを示す模式的上面図。（ａ）光磁気記録媒体が焦点位置より遠い場合、（ｂ）光磁気記録媒体が焦点位置にある場合、（ｃ）光磁気記録媒体が焦点位置より近い場合。
【図７】本発明の他の実施態様の光磁気ヘッド装置を示す概念的斜視図。
【図８】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出モジュールの模式的断面図。
【図９】従来の光磁気ヘッド装置の一例を示す概念的斜視図。
【符号の説明】
１：半導体レーザ
２：コリメートレンズ
３：ビームスプリッタ
４：反射プリズム
５：集光レンズ
６：光磁気記録媒体
７：コリメートレンズ
８：ビームスプリッタ
９：シリンドリカルレンズ
１０：４分割光検出器
１１：１／２波長板
１２：検光子
１３：２分割光検出器
１４：光検出モジュール
１４ａ：回折素子
１４ｂ：サブモジュール
１５：光検出モジュール
１５ａ：回折素子
１５ｂ：サブモジュール
４１：フォトレジスト
４２：高分子液晶薄膜
４３：基板
４４：フォトレジスト
６０：異常光屈折率を示す方向
６１：異常光方向
６２：常光方向
６３：出射光の偏光方向
６４：偏光方向Ａ
６５：偏光方向Ｂ
６６：＋１次回折光の偏光方向
６７：−１次回折光の偏光方向
７０ａ〜７０ｃ：３分割光検出素子
７０ｄ〜７０ｆ：３分割光検出素子
７１：−１次回折光の光スポット
７２：＋１次回折光の光スポット
１００：サブモジュールパッケージ
１０１：半導体レーザチップ
１０２ａ：光検出素子
１０２ｂ：光検出素子
１０３：シリコン基板
１０４：出射光
１０５：戻り光
１０６ａ：−１次回折光
１０６ｂ：＋１次回折光
１０６ｃ：０次透過光
１０７：基板
１０８：基板
１０９：粘着層
１１０：１／２波長板
１１１：等方性充填材
１１２：異方性格子