JP2600868C - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
〔目次〕
概要
産業上の利用分野
従来の技術(第5図〜第8図および第16図)
発明が解決しようとする課題
課題を解決するための手段(第1図〜第4図)
作用
実施例
・光ヘッド部品への適用例(第9図〜第10図および第12図)
・複合機能膜の適用例(第11図)
・光学部品用基材と複合光学部品の製造方法(第13図〜第14図)
・本発明の複合光学部品を使用した光磁気ディスク用光ヘッド(第15図)
発明の効果
〔概要〕
光学部品用基材と複合光学部品に関し、小型、高精度、高機能の複合光学部品
を実用化することを目的とし、
複数の透明な平行平板と光学的機能を有する膜または薄板を積み重ねて光学部
品用基材を形成し、その光学部品用基材から切り出された積層ブロックの4つの
側面と両端面の合計6つの面が所要の機能を持つように加工されており、その6
つの面のうちの2つ以上の面が光学的に加工されて光の入出射面となるように複
合光学部品を構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複合光学部品の改良に関する。
海底通信ケーブルを中心とした基幹電送線路に光が使用されるようになったこ
とは良く知られている。
さらに、光ファイバ、レーザ光源、光データリンクその他の光学部品の改良に
伴い、LAN(Local Area Network)などへの導入も盛んに
なり、最新の新しいインテリジェントビルには光ファイバによる情報ネットワー
クシステムが使用されるようになってきた。
一方、コンピュータ関係でも情報の処理速度、転送速度の高速化やEMI(電
波障害)対策などの要請から光ファイバや光データリンクとして光技術が採用さ
れ始めている。今後、ますます情報処理関連機器への光技術の導入が増加してく
るものと思われる。
例えば、書換え可能な大容量記憶装置としての光磁気ディスク装置やレーザプ
リンタなどは代表的な例である。
また、民生エレクトロニクス分野でもオーディオディスク(CD:コンパクト
ディスク)など光技術を使用した機器が大きく伸びてきている。
これらの機器にはレンズ、プリズム、ビームスプリッタ、波長板その他多くの
光学部品が使用されているが、殆どの場合個々の光学部品を組合せて使用してい
るのが現状である。
〔従来の技術〕
従来の光学部品、例えば偏光ビームスプリッタ、その他のビームスプリッタ、
ハーフミラーなどは第5図に示したように、二個のプリズムの間に光学的機能を
有する膜または薄板を挟んで構成している。
図中1は光学的機能を有する膜または薄板、9はプリズムである。
また、二分の一波長板、四分の一波長板、その他の波長板、波長フィルタ、全
反射ミラーなどは第6図に例を示したように、透明な平板2の間に光学的機能を
有する膜または薄板1を挟んで構成している。
従来、これらは何れも個別部品として製造されており、熟練作業者の手作業に
よる精密加工に頼っているのが一般的で、従って小型、軽量化にも限界が有り取
扱にも注意を必要とした。
一般に複雑な光学デバイスでは、これらの個別光学部品をいくつか組合せて光
学系を構成し所望の性能を得ている。
第7図にその一例として、光磁気ディスク用光ヘッドのよく知られた代表的構
成例を示す(光ディスク技術ハンドブック,P78,日経マクグローヒル社,昭
和62年9月10日発行)。
図中111は二分の一波長板(λ/2板)、106はビーム整形プリズム、1
02から105まではレンズで4個使用されている。
また、107から110までは偏光ビームスプリッタで4つの個別光学部品が
使用されている。
半導体レーザ101から出たP偏光は、レンズ102で平行ビームとなり、ビ
ーム整形プリズム106で整形されて第1の偏光ビームスプリッタ107を透過
して集光レンズ103で集光され光磁気ディスク10に入射する。
光磁気ディスク10からの反射光はカー回転をうけて第2の偏光ビームスプリ
ッタ108で透過光と反射光とに分離する。透過光経路に沿ってフォトディテク
タ113までがナイフエッジ112によるフォーカスエラー検出系、フォトディ
テクタ114までがトラッキングエラー検出系であり、一方、反射光経路に沿っ
てフォトディテクタ115、116までが信号検出系である。
λ/2板111を回転させることにより、信号光の偏光方向を回転させて信号
振幅が最大になるようにセットする。
2個のフォトディテクタ115,116で検出される信号は、信号検出系の偏
光ビームスプリッタ110での透過と反射の関係、すなわちP波とS波の関係に
あるので逆相の信号になっており、作動検出により同相のノイズを除去してS/
Nを大きくすることが出来るようにしている。
第16図は立ち上げプリズム119によって、光路を直角に曲げて実用的に使
い易く構成した光ヘッドの従来例である。なお、トラッキングエラー検出系を付
加して性能を上げうることは前記の例と全く同様である。
以上述べたような光ヘッドデバイスに使用されている個別光学部品は、小さい
ものでも数mm以上の大きさがあり、それらを組合せたデバイスは前記光ヘッドの
ようにコンパクトにまとめたものであっても大きさは数十mm、重さ数百グラムに
もなる。
最近の光学装置は、ますます高機能化、高性能化、高精度化の方向にむかって
おり、例えば、光磁気ディスク装置の場合、大記憶容量化、高速アクセスへの要
求を満たすための重要な要素の一つとして光ヘッドの高速度駆動が強く求められ
ている。
このためには、光ヘッドの小型、軽量化、高機能化、ひいては使用される各種
光学部品の小型、軽量化、高機能化が是非必要となる。
〔発明が解決をしようとする課題〕
光技術を応用した前記のような光学装置は、極めて高精度を要することは良く
知られている。
従って、使用される光学部品も高精度に加工され、部品相互の位置精度もきび
しく、対振動性を充分配慮した部品保持機構が必要となる。
個別光学部品として扱う限り小型、軽量化にも限界があり、それらを使用した
光学系では、今後の光学装置の高密度化への要求を満たし得ないことは前記の通
りである。
種々の個別光学部品からなる光学系を小型化し、取扱い易くするために、これ
らの個別の光学部品を集めて複合部品化しようとする場合、従来、夫々の部品の
光軸合わせ等の調整を行った後で光学用接着剤で接着していた例がある。
第8図にその一例を示した。図中11は偏光ビームスプリッタ、12は全反射
ミラー、13は光学接着剤の層である。従って、複合部品とは言っても寸法、重
量とも大きく複合部品数も少ないので、従来の光学部品のイメージを変えるよう
な新規なものではなかった。
さらに、複合化に伴う位置合わせ、光軸合わせ、接着などに高精度の精密加工
技術を要し非常に高価なものになるという問題があった。
本発明は、透明な平行平板と光学的昨日を有する膜または薄板を交互に複数層
積み重ねた積層ブロックから所要の面が面加工された、言わば集積化された小型
、軽量の複合光学部品を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記の課題は、以下の如き本発明になる光学製品を構成する光学部品用基材と
複合光学部品により解決することができる。
第1図は本発明の光学部品用基材77の原理構成を示した図で、図中1は光学
的機能を有する膜または薄板、2は透明な平行平板で、透明な平行平板が両端の
最外層の2面をなすように交互に積層されている。
ここで、光学的機能を有する膜または薄板1は、偏光ビームスプリッタ、また
はハーフミラー、またはその他のビームスプリッタ、または全反射ミラー、また
は二分の一波長板(λ/2板)、または四分の一波長板(λ/4板)、またはそ
の他の偏光素子(位相子、旋光子、偏光子、ファラデー回転素子、カー回転素子
など)、または波長フィルタの何れかの機能を有するものであるか、またはそれ
らの光学的機能を有する膜または薄板を2層以上重ねた複数の機能を有する複合
膜または複合薄板である。
第2図は前記光学部品用基材77から積層面の全てと交わる4つの平面に沿っ
て切断して得られる4つの面(A,B,C,D)を側面とする積層ブロック7の
斜視図で、α,β,γ,δは夫々A,B,C,Dの各面が積層面となす角度であ
る。
第3図(イ)〜(ニ)は本発明の複合光学部品を実現するための最外層の両端
部の形状を示したもので、積み重ねられた最外層の2枚の透明平板の少なくとも
一方の外表面が、(ロ)の如く積層面に対して平行な平面(4)、(イ),(ロ
),(ハ)の如く積層面に対して平行でない平面(3または5)、(ニ)の如く
曲面またはグレーティングに形状加工あるいは機能加工された非平面(6または
8)のうちの何れかの面に加工された端面から構成される。
なお、最外層の2枚の透明平板は加工のため余裕(加工しろ)を見て中間層の
透明平板より若干厚めのものを使用してもよい。
さらに、4つの側面と、積み重ねられた最外層の2枚の透明平板を加工して得
られる2つの外表面の合計6面のうちの2つ以上の面は、光の入出射面として機
能するように光学的に平面加工、または形状加工、または機能加工されている。
第4図は本発明の複合光学部品の積層ブロック7の製造方法を示した断面図で
、以下の如く引き続く数工程を経て本発明の複合光学部品を製造することができ
る。
即ち、前記光学部品用基材77の積層面の全てと交わる4つの平面に沿って切
断して得られる4つの面を側面とする多数の積層ブロック7を形成する工程と、
第3図(イ)〜(ニ)の如く各積層ブロック7の2つの最外層平板の少なくとも
一方の外表面を、積層面に対して平行な平面(4)、積層面に対して平行でない
平面(3または5)、曲面またはグレーティングに形状加工あるいは機能加工さ
れた非平面(6または8)のうちの何れかの面に加工する工程と、前記4つの側
面と両端面の合計6つの面のうち2つ以上の面を、光の入出射面として機能する
ように光学的に加工する工程とから構成することにより本発明の光学製品を製造
することができる。
〔作用〕
本発明では、第2図の積層ブロックの各積層部分の一つ一つが個々の光学部品
としての働きをし、積層数に応じて多数の光学素子の組合せができる。
また、第3図に示した如く両端面を種々の形状に面加工することによってレン
ズ、プリズム、その他の機能を付与することができる。
さらに、光学機能を有する膜または薄膜の選定と組合せを含めると極めて多数
の機能を持った光学系として本複合光学部品を使用することが可能となる。
〔実施例〕
実施例1から実施例3までにおいては、光学部品用基材77から4つの平面で
切り出された積層ブロック7の4つの側面、即ちA,B,C,Dがそれぞれ積層
面となす角度α,β,γ,δは何れもα=γ=45°,β=δ=90°の場合を
示した。
一方、実施例4および実施例5ではα=γ≠45°,β≠δ≠90°の場合の
例である。
実施例1:第9図は各種光ディスク装置用光ヘッドの光学系の一部に適用した
本発明複合光学部品の例である。
同図(イ)はCD用で読出し専用のため単純な構造であり、入射光iは半分は
ハーフミラー15を透過し半分は反射する。反射光はここには記載していない光
源の制御用モニタ光として利用する。
透過光はミラー14で反射したのちディスク10に入射する。ディスク10か
らの戻り光は再びミラー14で反射、ハーフミラー15で半分が反射され、最初
の約25%の光が出射光oとして図には記載していないフォトディテクタに入射
して信号処理される。
同図(ロ)は追記型光ディスク用の例で、入射光iは偏光ビームスプリッタ1
8に対しP偏光であり、ほぼ100%が透過する。透過光はディスク10への入
射と反射とを経過して往路と復路でλ/4板16を二度通過し、偏光面は90°
回転するのでS偏光となり、偏光ビームスプリッタ18でほぼ100%反射され
て出射光oとなり信号処理される。
同図(ハ)は光磁気ディスク用光ヘッドの一部に適用した例である。
同図(ハ)は19はビームスプリッタとして機能する膜、17は二分の一波長
板として機能する薄板、18は偏光ビームスプリッタとして機能する膜、iは入
射光、oは出射光である。
透明な平行平板には、通常良く使用される光学ガラス、例えばBK7などを使
用する。
λ/2板17には複屈折結晶、例えば水晶の薄板、ビームスプリッタ19また
は偏光ビームスプリッタ18には誘電体多層膜、例えばTiO2やSiO2などを
スパッタリングその他の通常行われる方法で生成した多層膜を使用する。
ここに記載していない半導体レーザからの入射光はP偏光で、大部分がビーム
スプリッタ19を透過し、残りの反射光はレーザダイオードの制御用モニタ光と
して利用される。透過光は光磁気ディスク10で反射され、カー回転を受けると
S偏光を含んだ状態でビームスプリッタ19で反射されて、λ/2板17を透過
した後、偏光ビームスプリッタ18でP偏光の透過光とS偏光の反射光とにわか
れる。
この両光を2つのホトディテクタに受けて検出される電気信号は逆相なので差
動検出することによって高いS/N比を得ることができる。
なお、λ/2板17は回転することによって戻り光の偏光方向を回転させて偏
光ビームスプリッタ18に対して信号振幅が最大になるようにする。
以上の実施例の図では対物レンズその他は概略化のため省略してある。
実施例2:第10図は光磁気ディスク装置用光ヘッドの光学系の一部に本発明
を適用した複合光学部品の実施例である。
本実施例では両端面部を加工して種々の機能を持たせた本発明の複合光学部品
を示してあり、積層面に平行でない平面、または曲面、またはグレーティングに
端面加工した例である。
同図(イ)は光の入射面をブリュウスタ角θに加工したブリュウスタプリズム
、同、(ロ)は光の出射面を臨界角θ′に加工した臨界角プリズム、同図(ハ)
は臨界角プリズムと凸レンズ、同図(ニ)は臨界角プリズムとグレーティング(
フレネルレンズの例)の実施例を示したが、その他の組合せの複合光学部品も作
り得ることは勿論である。
曲面加工としては、ほかに凹レンズや円筒レンズその他の機能を持たせること
が可能であり、グレーティングとしてもフレネルレンズ以外に波長フィルタや光
の偏光または反射などの機能を持たせることができる。
グレーティングの作り方は、よく知られているような厚さ変調あるいは屈折率
変調を光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、イオン注入、イオン拡散など
の方法を採用することによって可能である。
実施例3:第11図の(イ)は機能膜であるビームスプリッタ19と、機能薄
板であるλ/2板17を組み合わせた複合機能薄板を用いた光ヘッド用複合光学
部品の一実施例で、第9図の(ハ)に対応するものである。
両図を比較してわかるように、複合機能薄板の使用により、よりコンパクトに
複合光学部品を構成することができる。
同図(ロ)は複合機能薄板の部分を拡大したもので、ビームスプリッタ19お
よびλ/2板17は、前に述べた実施例1と同様の方法で作成すればよい。
同図(ハ)の矢印はディスク10面への入出射光の方向から見たλ/2板17
の光軸の方向を示したものでy軸に対して22.5°の角度に傾けてあり、従っ
て、よく知られているようにλ/2板を通過した戻り光の偏光面は45°回転し
信号振幅を大きくすることができ、実施例1で述べた如く偏光ビームスプリッタ
18の透過光と反射光をホトディテクタに受けた時の逆相の両出力信号光を差動
検出できるようにしている。
本実施例以外の組合せの複合膜あるいは複合薄板を用いて、本実施例と異なる
機能の複合光学部品を構成できることは勿論である。
実施例4:第12図は積層面に対する4つの側面のなす角度α,β,γ,δが
、より一般的で複雑な、α=γ≠45°,β≠δ≠90°の場合の例である。
光学的機能層としては、ビームスプリッタ膜19と1/2波長板17を合わせ
た複合機能薄板、偏光ビームスプリッタ膜18およびミラー14とから構成され
ている。
ここで注目すべき点は、本実施例では部品の上面を光の入出射面としており、
その角度をビーム整形プリズム106として機能するように加工した。
同図(イ)は反射ターゲット、たとえば光磁気ディスク1への入出射光が複合
光学部品の中の光路と平行な場合を示した。
一方、同図(ロ)は更に機能を付加して、端面が立ち上げプリズム26として
機能するように加工した場合の例を示したものである。
したがって、ディスク10へ入出射する光は、複合光学部品の中の光路と垂直
にすることができる。
第13図は本発明の複合光学部品の製造方法のうち、光学部品用基材77の構
成と積層ブロック7の切り出し方法を示したもので、同図(イ)は透明な平行平
板2、例えば光学研磨した光学カラス(BK7)の表面に、光学的機能膜1、例
えば実施例1に示したような誘電体多層膜を形成して積層する場合の概念図を、
同図(ロ)は同じく光学的機能薄板1、例えば水晶を光学研磨した薄板を使用し
て積層する場合の概念図である。
いずれの場合も、通常使用されている光学接着剤、例えば光学用のエポキシ系
樹脂などを用いて接着し一体となった積層物である光学部品用基材77を構成す
る。
なお、両端の2枚の光学ガラスは中間のものより厚くして、後で行う端面加工
に必要な余裕(加工しろ)をとっておくのがよい。例えば中間の光学ガラスの厚
さが1mmの場合、両端の光学ガラスの厚さを1.5mm程度の必要な厚さとする。
同図(ハ)は上に述べた光学部品用基材77から個別積層ブロック7を切り出
す方法を示したもので、積層面の全てと交わり積層面と角度αをなす面と、同じ
く角度βをなす面に沿って図に示したように縦横に自動切断機で切断することに
よって多数の個別積層ブロック7を一括作成する例を示したものである。
第14図は上に述べた個別積層ブロック7の積層面と角度αをなすA面と相対
する面、すなわちC面を積層面と角度γをなすように研磨加工する例を示したも
のである。
まず、研磨用光学定盤24の定盤面に、角度γ−αを頂角とするくさび型研磨
用定盤25を接着し、その上に図に示したように多数の個別積層ブロック7を並
べて接着して、研磨用光学定盤24の定盤面に平行に研磨することによって多数
の相対する両側面を研磨仕上げした個別積層ブロック7を一括作製することがで
きる。
なお、図において点線で示したのは同様のくさび型定盤を複数個置いてより量
産効果を上げるための例である。
積層面と角度βをなす面と相対する面、すなわちD面を積層面と角度δをなす
ように研磨加工するのも同様にして行うことができる。
上に述べたように、側面加工を終えた個別積層ブロック7は再び同様の方法で
一括して、或いは必要に応じて個別に端面の平面加工、または形状加工、または
機能加工などを行って本発明の複合光学部品を製造することができる。
なお、必要に応じて側面加工と端面加工の順序を入れ換えて行ってもよい。
実施例5:第15図は本発明の複合光学部品を使用した光磁気ディスク用光ヘ
ッドの構成図である。図中、100は本発明の複合光学部品で、第12図に示し
た垂直光路型の実施例4のものを使用した。
破線の枠内で示したのが光ヘッドの光学系であるが、より機能を上げるために
トラッキングエラー検出系を付加してもよいことは勿論である。
この実施例は、第16図に示した従来の光ヘッドと機能的に同等であることは
、容易に理解されるので詳細な説明は省略するが、従来の構成部品のうちビーム
整形プリズム106,ビームスプリッタ19、立ち上げプリズム119,1/2
波長板111.偏光ビームスプリッタ110.ミラー14の6個の光学部品を、
たった1個の本発明の複合光学部品100で置き換えたことを示しており、その
効果は極めて大きいことがわかる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、従来の個別光学部品を集めた光学系と
異なり、非常に小型で高精度の集合光学部品を構成できるだけでなく、光軸合わ
せなどが容易となり、また、部品間の境界面が少なくなるので波面収差も減少さ
せることができる。
さらに、透明な平行平板と光学的機能を有する膜または薄膜とを積み重ねて一
体とした大きな光学部品用基材から、小さな多数の個別積層ブロックを一括製造
できるので多量生産の効果が大きく、複雑な光学系を有する光学デバイスの性能
、品質の向上と小型化および価格の低下に寄与するところが極めておおきい。Detailed Description [Table of Contents] Overview Industrial Field of Application Conventional Technology (FIGS. 5 to 8 and FIG. 16) Means for Solving the Problems to be Solved by the Invention (FIG. 1) To FIG. 4) Working Examples-Examples of application to optical head parts (Figs. 9 to 10 and Fig. 12)-Examples of application of composite functional film (Fig. 11)-Base for optical component and composite optics Component manufacturing method (FIGS. 13 to 14) Optical head for magneto-optical disk using composite optical component of the present invention (FIG. 15) Effect of the Invention [Overview] Optical component base material and composite optical component With the aim of commercializing small, high-precision, high-performance composite optical components, a plurality of transparent parallel plates and a film or thin plate having an optical function are stacked to form a substrate for optical components, and the optical The four sides and both ends of the laminated block cut out from the component base material The composite optical component is configured so that a total of six surfaces are processed to have the required functions, and two or more of the six surfaces are optically processed to become light input / output surfaces. I do. [Industrial Application Field] The present invention relates to an improvement of a composite optical component. It is well known that light has come to be used for backbone transmission lines centered on submarine communication cables. Furthermore, with the improvement of optical fibers, laser light sources, optical data links, and other optical components, introduction to LANs (Local Area Networks) has become active, and the latest new intelligent buildings use optical fiber information network systems. It has come to be. On the other hand, in the field of computers, optical technologies have begun to be used as optical fibers and optical data links due to demands for faster information processing speeds, higher transfer speeds, and measures against EMI (radio interference). It is expected that optical technology will be increasingly introduced into information processing equipment in the future. For example, a magneto-optical disk device or a laser printer as a rewritable large-capacity storage device is a typical example. In the consumer electronics field, devices using optical technology such as audio discs (CDs: compact discs) are increasing significantly. These devices use lenses, prisms, beam splitters, wavelength plates, and many other optical components, but most of the time, they use a combination of individual optical components in most cases. [Prior art] Conventional optical components, such as a polarization beam splitter, other beam splitters,
As shown in FIG. 5, a half mirror or the like is constituted by sandwiching a film or a thin plate having an optical function between two prisms. In the figure, 1 is a film or a thin plate having an optical function, and 9 is a prism. Further, a half-wave plate, a quarter-wave plate, other wave plates, a wavelength filter, a total reflection mirror and the like have an optical function between the transparent flat plates 2 as shown in FIG. It has a film or a thin plate 1 interposed therebetween. Conventionally, all of these have been manufactured as individual parts, and generally rely on the precision machining by a skilled worker by hand.Therefore, there are limits to miniaturization and weight reduction, and care must be taken in handling. did. Generally, in a complicated optical device, an optical system is configured by combining some of these individual optical components to obtain desired performance. FIG. 7 shows an example of a well-known representative configuration of an optical head for a magneto-optical disk as an example (Optical Disk Technology Handbook, P78, Nikkei McGraw-Hill, published on September 10, 1987). In the figure, 111 is a half-wave plate (λ / 2 plate), 106 is a beam shaping prism, 1
Four lenses from 02 to 105 are used. Further, from 107 to 110, four individual optical components are used in a polarizing beam splitter. The P-polarized light emitted from the semiconductor laser 101 becomes a parallel beam by a lens 102, is shaped by a beam shaping prism 106, passes through a first polarizing beam splitter 107, is collected by a condenser lens 103, and is incident on the magneto-optical disk 10. I do. The reflected light from the magneto-optical disk 10 undergoes Kerr rotation and is separated into transmitted light and reflected light by the second polarizing beam splitter 108. A focus error detection system by the knife edge 112 up to the photodetector 113 along the transmitted light path is a tracking error detection system up to the photodetector 114, while a signal detection system up to the photodetectors 115 and 116 along the reflected light path. By rotating the λ / 2 plate 111, the polarization direction of the signal light is rotated to set the signal amplitude to be maximum. The signals detected by the two photodetectors 115 and 116 are in opposite phases because of the relationship between transmission and reflection at the polarization beam splitter 110 of the signal detection system, that is, the relationship between the P wave and the S wave. In-phase noise is removed by operation detection and S /
N can be increased. FIG. 16 shows a conventional example of an optical head in which the optical path is bent at a right angle by the rising prism 119 so as to be practically easy to use. It should be noted that the performance can be improved by adding a tracking error detection system, which is exactly the same as in the above example. The individual optical components used in the optical head device as described above have a size of several millimeters or more even if they are small, and a device obtained by combining them is a compact device like the optical head. It is tens of mm in size and weighs several hundred grams. Recent optical devices are moving toward higher functions, higher performance, and higher precision.For example, in the case of a magneto-optical disk device, it is important to meet the demand for large storage capacity and high-speed access. High speed driving of the optical head is strongly demanded as one of the important elements. For this purpose, it is absolutely necessary to reduce the size, weight, and function of the optical head, and to further reduce the size, weight, and function of various optical components used. [Problems to be Solved by the Invention] It is well known that the above-described optical device to which optical technology is applied requires extremely high precision. Therefore, the optical components to be used are processed with high accuracy, the positional accuracy between the components is strict, and a component holding mechanism that sufficiently considers vibration resistance is required. As described above, there is a limit in miniaturization and weight reduction as long as it is handled as an individual optical component, and an optical system using them cannot satisfy a demand for a higher density of an optical device in the future as described above. In order to reduce the size of the optical system made up of various individual optical components and to make them easier to handle, if these individual optical components are to be assembled into a composite component, the adjustment of the optical axis of each component has conventionally been performed. After that, there is an example of bonding with an optical adhesive. FIG. 8 shows an example. In the figure, 11 is a polarizing beam splitter, 12 is a total reflection mirror, and 13 is a layer of an optical adhesive. Therefore, although the composite component is large in size and weight and small in the number of composite components, it is not a new one that changes the image of conventional optical components. Furthermore, there has been a problem that high-precision precision processing technology is required for alignment, optical axis alignment, bonding, and the like associated with the compounding, which is extremely expensive. The present invention provides a so-called integrated small and lightweight composite optical component in which a required surface is subjected to surface processing from a laminated block in which a transparent parallel plate and a film or a thin plate having optical yesterday are alternately stacked in a plurality of layers. The purpose is to do. [Means for Solving the Problems] The above problems can be solved by the optical component base material and the composite optical component constituting the optical product according to the present invention as described below. FIG. 1 is a view showing the principle structure of a substrate 77 for an optical component of the present invention. In FIG. 1, 1 is a film or thin plate having an optical function, 2 is a transparent parallel flat plate, and the transparent parallel flat plate has two ends. The layers are alternately stacked so as to form two outermost layers. Here, the film or thin plate 1 having an optical function is a polarizing beam splitter, or a half mirror, or another beam splitter, or a total reflection mirror, or a half-wave plate (λ / 2 plate), or a quarter. Whether it has one wavelength plate (λ / 4 plate), or any other polarizing element (phaser, optical rotator, polarizer, Faraday rotator, Kerr rotator, etc.), or wavelength filter, Alternatively, a composite film or a composite thin plate having a plurality of functions in which two or more layers of a film or a thin plate having such an optical function are stacked. FIG. 2 is a perspective view of the laminated block 7 having four sides (A, B, C, D) obtained by cutting the optical component substrate 77 along four planes intersecting all of the laminated surfaces. In the figure, α, β, γ, and δ are angles formed by the respective planes of A, B, C, and D with the lamination plane. FIGS. 3A to 3D show the shapes of both ends of the outermost layer for realizing the composite optical component of the present invention. At least one of the two transparent flat plates of the outermost layer is stacked. A plane (4) whose outer surface is parallel to the lamination plane as shown in (b), a plane (3 or 5) not parallel to the lamination plane as shown in (a), (b) and (c), (d) ) Is formed from an end face which is processed into any one of non-planar surfaces (6 or 8) which are formed into a curved surface or a grating or processed into a function. Note that the two outermost transparent flat plates may be slightly thicker than the intermediate layer transparent flat plate in view of a margin (processing margin) for processing. Further, two or more of the four side surfaces and two outer surfaces obtained by processing the two transparent flat plates of the stacked outermost layers function as light input / output surfaces. As described above, the surface is optically flat-processed, shaped, or functionally processed. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing the laminated block 7 of the composite optical component of the present invention. The composite optical component of the present invention can be manufactured through the following several steps as follows. That is, a step of forming a large number of laminated blocks 7 each having four side surfaces obtained by cutting along four planes intersecting all of the laminated surfaces of the optical component base 77,
As shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), at least one outer surface of the two outermost flat plates of each laminated block 7 is made to be a plane (4) parallel to the laminating plane and a plane not parallel to the laminating plane. (3 or 5), a step of processing any one of the non-planar surfaces (6 or 8) whose shape or function has been processed into a curved surface or a grating, and a process of processing a total of six surfaces including the four side surfaces and both end surfaces. The optical product of the present invention can be manufactured by arranging at least two of the surfaces so as to optically process them so as to function as light incident / exit surfaces. [Operation] In the present invention, each of the laminated portions of the laminated block in FIG. 2 functions as an individual optical component, and a large number of optical elements can be combined according to the number of laminated layers. Further, as shown in FIG. 3, by processing the both end surfaces into various shapes, a lens, a prism, and other functions can be provided. Further, when the selection and combination of a film or a thin film having an optical function is included, the composite optical component can be used as an optical system having an extremely large number of functions. [Embodiment] In Embodiments 1 to 3, four side surfaces of the laminated block 7 cut out from the optical component base material 77 by four planes, that is, A, B, C, and D respectively correspond to the laminated surface. Each of the angles α, β, γ, and δ indicates a case where α = γ = 45 ° and β = δ = 90 °. On the other hand, the fourth and fifth embodiments are examples where α = γ ≠ 45 ° and β ≠ δ ≠ 90 °. Embodiment 1 FIG. 9 shows an example of the composite optical component of the present invention applied to a part of the optical system of an optical head for various optical disk devices. FIG. 3A has a simple structure because it is read only for CD and has a simple structure. Half of the incident light i is transmitted through the half mirror 15 and half is reflected. The reflected light is used as monitor light for controlling a light source not described here. The transmitted light is reflected by the mirror 14 and then enters the disk 10. The return light from the disk 10 is reflected again by the mirror 14 and half is reflected by the half mirror 15, and about 25% of the first light enters the photodetector (not shown) as outgoing light o and is signal-processed. . FIG. 2B shows an example for a write-once optical disc, in which the incident light i is a polarized beam splitter 1.
8 is P-polarized light, and almost 100% is transmitted. The transmitted light passes through the λ / 4 plate 16 twice in the outward path and the return path after passing through the incident and reflection on the disk 10, and the polarization plane is 90 °
Since the light rotates, it becomes S-polarized light, and is almost 100% reflected by the polarizing beam splitter 18 to be emitted light o, which is subjected to signal processing. FIG. 3C shows an example in which the present invention is applied to a part of an optical head for a magneto-optical disk. In FIG. 3C, 19 is a film functioning as a beam splitter, 17 is a thin plate functioning as a half-wave plate, 18 is a film functioning as a polarizing beam splitter, i is incident light, and o is outgoing light. For the transparent parallel plate, an optical glass which is usually used, for example, BK7 is used. The λ / 2 plate 17 has a birefringent crystal, for example, a thin plate of quartz, and the beam splitter 19 or the polarizing beam splitter 18 has a dielectric multilayer film, such as TiO 2 or SiO 2 , formed by sputtering or other commonly used methods. Use a membrane. Incident light from a semiconductor laser not described here is P-polarized light, most of which passes through the beam splitter 19, and the remaining reflected light is used as control monitor light for the laser diode. The transmitted light is reflected by the magneto-optical disk 10, and when subjected to Kerr rotation, is reflected by the beam splitter 19 while containing S-polarized light, passes through the λ / 2 plate 17, and then transmits P-polarized light by the polarizing beam splitter 18. It is divided into light and reflected light of S polarization. Since the electrical signals detected by receiving these two lights by the two photodetectors are in opposite phases, a high S / N ratio can be obtained by differential detection. The λ / 2 plate 17 is rotated to rotate the polarization direction of the return light so that the amplitude of the signal with respect to the polarization beam splitter 18 is maximized. In the drawings of the above embodiments, the objective lens and others are omitted for simplification. Embodiment 2 FIG. 10 shows an embodiment of a composite optical component in which the present invention is applied to a part of an optical system of an optical head for a magneto-optical disk drive. This embodiment shows a composite optical component of the present invention in which both end portions are processed to have various functions, and is an example in which a flat surface, a curved surface, or a grating that is not parallel to the lamination surface is processed. (A) is a Brewster prism whose light incident surface is processed to a Brewster angle θ, and (b) is a critical angle prism whose light output surface is processed to a critical angle θ '.
Is a critical angle prism and a convex lens, and (d) is a critical angle prism and a grating (
Although the embodiment of the example of the Fresnel lens has been described, it is a matter of course that a composite optical component of another combination can be produced. In addition to the concave lens, the cylindrical lens, and other functions, the curved surface processing can be provided, and the grating can have a function such as a wavelength filter or light polarization or reflection in addition to the Fresnel lens. The grating can be formed by employing well-known methods such as thickness modulation or refractive index modulation by using a method such as optical lithography, electron beam lithography, ion implantation, or ion diffusion. Embodiment 3: FIG. 11A shows an embodiment of a composite optical component for an optical head using a composite functional thin plate in which a beam splitter 19 as a functional film and a λ / 2 plate 17 as a functional thin plate are combined. , FIG. 9 (c). As can be seen from a comparison between the two figures, the use of the composite functional thin plate allows the composite optical component to be configured more compactly. FIG. 11B is an enlarged view of the multifunctional thin plate, and the beam splitter 19 and the λ / 2 plate 17 may be formed by the same method as in the first embodiment. The arrow in FIG. 3C indicates the λ / 2 plate 17 viewed from the direction of the light entering and exiting the disk 10.
Which is inclined at an angle of 22.5 ° with respect to the y-axis. Therefore, as is well known, the polarization plane of the return light passing through the λ / 2 plate is 45 °. By rotating the signal beam, the signal amplitude can be increased, and as described in the first embodiment, both the output signal light of the opposite phase when the transmitted light and the reflected light of the polarization beam splitter 18 are received by the photodetector can be differentially detected. ing. It is a matter of course that a composite optical component having a function different from that of the present embodiment can be configured by using a composite film or a composite thin plate in a combination other than the present embodiment. Embodiment 4: FIG. 12 shows an example in which the angles α, β, γ, and δ formed by the four side surfaces with respect to the lamination surface are more general and complicated when α = γ ≠ 45 ° and β ≠ δ ≠ 90 °. It is. The optical function layer is composed of a composite function thin plate including a beam splitter film 19 and a half-wave plate 17, a polarizing beam splitter film 18, and a mirror 14. It should be noted here that in this embodiment, the upper surface of the component is used as the light input / output surface.
The angle was processed so as to function as the beam shaping prism 106. FIG. 2A shows a case where the light entering and exiting the reflection target, for example, the magneto-optical disk 1, is parallel to the optical path in the composite optical component. On the other hand, FIG. 2B shows an example in which the function is further added and the end face is processed so as to function as the rising prism 26. Therefore, light entering and exiting the disk 10 can be perpendicular to the optical path in the composite optical component. FIG. 13 shows the structure of the optical component substrate 77 and the method of cutting out the laminated block 7 in the method of manufacturing the composite optical component of the present invention. FIG. 13 (a) shows the transparent parallel flat plate 2, for example, A conceptual diagram in the case where an optically functional film 1, for example, a dielectric multilayer film as shown in Example 1 is formed and laminated on the surface of an optically polished optical crow (BK7),
FIG. 2B is a conceptual diagram in the case where the optically functional thin plate 1 is laminated using, for example, a thin plate obtained by optically polishing quartz. In any case, the optical component base material 77, which is a laminated body integrally bonded by using a commonly used optical adhesive, for example, an epoxy resin for optics, is formed. It is preferable that the two optical glasses at both ends are thicker than the intermediate glass, so that a margin (processing margin) necessary for the end face processing performed later is preferably provided. For example, when the thickness of the intermediate optical glass is 1 mm, the thickness of the optical glass at both ends is set to a necessary thickness of about 1.5 mm. FIG. 13C shows a method of cutting the individual laminated block 7 from the optical component base material 77 described above, and a plane intersecting all of the laminated surfaces and forming an angle α with the laminated surface, and an angle β similarly. An example is shown in which a large number of individual laminated blocks 7 are collectively created by cutting along a plane to be formed vertically and horizontally by an automatic cutting machine as shown in the figure. FIG. 14 shows an example in which a surface opposite to the surface A forming an angle α with the laminating surface of the individual laminated block 7 described above, that is, the surface C is polished so as to form an angle γ with the laminating surface. . First, a wedge-shaped polishing table 25 having an apex angle of γ-α is adhered to the surface of a polishing optical table 24, and a large number of individual laminated blocks 7 are arranged thereon as shown in the figure. By bonding and polishing in parallel to the surface of the surface plate of the polishing optical surface plate 24, it is possible to collectively produce a large number of individual laminated blocks 7 whose opposite side surfaces are polished. Note that the dotted line in the drawing is an example for increasing the mass production effect by placing a plurality of similar wedge-shaped surface plates. The surface opposite to the surface forming an angle β with the lamination surface, ie, the surface D, can be polished so as to form an angle δ with the lamination surface in the same manner. As described above, the individual laminated blocks 7 which have been subjected to the side surface processing are subjected to flat processing, shape processing, functional processing, or the like of the end faces again collectively by the same method or individually as necessary. The composite optical component of the invention can be manufactured. Note that the order of the side surface processing and the end surface processing may be switched as needed. Embodiment 5: FIG. 15 is a structural view of an optical head for a magneto-optical disk using the composite optical component of the present invention. In the figure, reference numeral 100 denotes a composite optical component of the present invention, which is a vertical optical path type embodiment 4 shown in FIG. Although the optical system of the optical head is shown in the frame of the broken line, it goes without saying that a tracking error detection system may be added to enhance the function. It is easily understood that this embodiment is functionally equivalent to the conventional optical head shown in FIG. 16, and therefore detailed description is omitted, but the beam shaping prism 106, Beam splitter 19, rising prism 119, 1/2
Wave plate 111. Polarization beam splitter 110. This shows that the six optical components of the mirror 14 are replaced with only one composite optical component 100 of the present invention, and the effect is extremely large. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, unlike a conventional optical system in which individual optical components are collected, not only a very small and high-precision collective optical component can be formed, but also optical axis alignment and the like. And the number of interfaces between components is reduced, so that wavefront aberration can be reduced. Furthermore, since a large number of small individual laminated blocks can be manufactured at once from a large optical component base material in which a transparent parallel plate and a film or thin film having an optical function are stacked and integrated, the effect of mass production is large and complicated. It is extremely important to contribute to the improvement of the performance and quality of an optical device having an optical system, miniaturization, and reduction in price.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の光学部品用基材の構成図、
第2図は光学部品用基材から切り出された積層ブロックの斜視図、
第3図(イ)〜(ニ)は本発明の複合光学部品の最外層の両端面の形状を示す
図、
第4図は本発明の複合光学部品の積層ブロックの製造方法を示す図、
第5図および第6図は従来の光学部品の例、
第7図は光磁気ディスク装置用光ヘッドの光学系の従来例を示した図、
第8図は従来の複合光学部品の例を示した図、
第9図(イ)〜(ハ)は実施例1:光ヘッド用複合光学部品の例を示した図、
第10図(イ)〜(ニ)は実施例2:光磁気ディスク装置用光ヘッドに適用し
た複合光学部品の例を示した図、
第11図(イ)〜(ハ)は実施例3:複合機能薄板を用いた光ヘッド用複合光
学部品の例を示した図、
第12図(イ)および(ロ)は実施例4:α=γ≠45°.β≠δ≠90°の
場合の光ヘッド用複合光学部品の例を示した図、
第13図(イ)〜(ハ)は光学部品用基材の構成と積層ブロックの切り出し方
法を示した図、
第14図は個別積層ブロックの側面の一括加工方法の例を示した図である。
第15図は実施例5:本発明の複合光学部品を使用した光磁気ディスク用光ヘ
ッドの構成図、
第16図は立ち上げプリズムを有する従来の光ヘッドの構成図である。
図において、
1は光学的機能を有する膜または薄板、
2は透明な平行平板、
77は光学部品用基材、
3および5は積層面に対して平行でない平面、
4は積層面に対して平行な平面、
6は曲面(凸レンズ)に形状加工された非平面、
7は積層ブロック、
8はグレーティング、
9はプリズム、
10はディスク、
13は光学接着材の層、
14はミラーとして機能する膜、
15はハーフミラーとして機能する膜、
16はλ/4板として機能する膜、
17はλ/2板として機能する膜、
18は偏光ビームスプリッタとして機能する膜、
19はビームスプリッタとして機能する膜、
20はブリュースタプリズム、
21は臨界角プリズム、
24は研磨用光学定盤、
25はくさび型研磨用定盤、
26は立ち上げプリズムである。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a structural view of a substrate for an optical component of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a laminated block cut out from the substrate for an optical component, and FIGS. D) is a diagram showing the shape of both end surfaces of the outermost layer of the composite optical component of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a method of manufacturing a laminated block of the composite optical component of the present invention, and FIGS. FIG. 7 is a diagram showing a conventional example of an optical system of an optical head for a magneto-optical disk drive, FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional composite optical component, and FIG. FIGS. 10A to 10C are diagrams showing an example of a composite optical component for an optical head, and FIGS. 10A to 10D are each a diagram showing a composite optical component applied to an optical head for a magneto-optical disk device. FIGS. 11 (a) to 11 (c) show an example of a composite optical component for an optical head using a composite functional thin plate according to the third embodiment. FIGS. 12 (a) and 12 (b) show Example 4: α = γ ≠ 45 °. 13 (a) to 13 (c) show a configuration of an optical component base material and a method of cutting out a laminated block when β ≠ δ ≠ 90 °. FIG. 14 is a diagram showing an example of a batch processing method for the side surfaces of the individual laminated blocks. FIG. 15 is a configuration diagram of a fifth embodiment: an optical head for a magneto-optical disk using the composite optical component of the present invention, and FIG. 16 is a configuration diagram of a conventional optical head having a rising prism. In the figure, 1 is a film or thin plate having an optical function, 2 is a transparent parallel plate, 77 is a base material for optical components, 3 and 5 are planes not parallel to the lamination plane, and 4 is parallel to the lamination plane 6 is a non-planar shape processed into a curved surface (convex lens), 7 is a laminated block, 8 is a grating, 9 is a prism, 10 is a disk, 13 is a layer of an optical adhesive, 14 is a film functioning as a mirror, 15 is a film functioning as a half mirror, 16 is a film functioning as a λ / 4 plate, 17 is a film functioning as a λ / 2 plate, 18 is a film functioning as a polarizing beam splitter, 19 is a film functioning as a beam splitter, 20 is a Brewster prism, 21 is a critical angle prism, 24 is an optical surface plate for polishing, 25 is a wedge-type surface plate for polishing, and 26 is a rising prism.
Claims (1)
板とが、透明な平行平板が最外層の2面をなすように交互に積層して一体化され
た光学部品用基材からなり、前記光学的機能を有する膜または薄板は、入射光の
偏光、波長、強度または位相の少なくとも一つを変化させて、該光を反射あるい
は透過させるものであって、前記平行平板を介して隣接する前記膜または薄板と
の間で作用する光が少なくとも存在するように配置され、前記光学部品用基材の
積層面の全てと交わる四つの平面に沿って切断して得られる四つの面を側面とし
、前記最外層の2枚の透明な平行平板の少なくとも一方の外表面が、曲面または
グレーティングに形状加工あるいは機能加工された非平面のうちの何れかの面に
加工した端面からなり、前記四つの側面と両端面の合計6面のうちの二つ以上の
面が、光の入出射面として機能するように光学的に加工されてなる複合光学部品
であることを特徴とする光学製品。 (2)3枚以上の透明な平行平板と、2枚以上の光学的機能を有する膜または薄
板とが、透明な平行平板が最外層の2面をなすように交互に積層して一体化され
た光学部品用基材からなり、前記光学的機能を有する膜または薄板は、入射光の
偏光、波長、強度または位相の少なくとも一つを変化させて、該光を反射あるい
は透過させるものであって、前記平行平板を介して隣接する前記膜または薄板と
の間で作用する光が少なくとも存在するように配置され、前記光学的機能を有す
る膜または薄板が、相異なる機能を持つ少なくとも2種の膜または薄板同士が密
接して少なくとも2層重ねて一体化した複数の機能を有する複合膜または複合薄
板であることを特徴とする光学製品。 (3)3枚以上の透明な平行平板と、2枚以上の光学的機能を有する膜または薄
板とが、透明な平行平板が最外層の2面をなすように交互に積層して一体化され
た光学部品用基材からなり、前記光学的機能を有する膜または薄板は、入射光の
偏光、波長、強度または位相の少なくとも一つを変化させて、該光を反射あるい
は 透過させるものであって、前記平行平板を介して隣接する前記膜または薄板との
間で作用する光が少なくとも存在するように配置され、前記光学部品用基材の積
層面の全てと交わる四つの平面に沿って切断して得られる四つの面を側面とし、
前記最外層の2枚の透明な平行平板の少なくとも一方の外表面が、積層面に対し
て平行な平面、積層面に対して非平行な平面、曲面またはグレーティングに形状
加工あるいは機能加工された非平面のうちの何れかの面に加工した端面からなり
、前記四つの側面と両端面の合計6面のうちの二つ以上の面が、光の入出射面と
して機能するように光学的に加工されてなる複合光学部品であり、該複合光学部
品が光磁気ディスク用光ヘッドに用いられることを特徴とする光学製品。Claims: (1) Three or more transparent parallel plates and two or more films or thin plates having an optical function are alternately arranged such that the transparent parallel plates form two surfaces of the outermost layer. A film or thin plate comprising an optical component substrate laminated and integrated, and having at least one of polarization, wavelength, intensity or phase of incident light, is changed to reflect or reflect the light. What is transmitted, arranged so that there is at least light acting between the adjacent film or thin plate through the parallel flat plate, the four intersecting the entire laminated surface of the optical component substrate The four surfaces obtained by cutting along the plane are side surfaces, and at least one of the outer surfaces of the two transparent parallel flat plates of the outermost layer is a curved surface or a non-planar surface processed or shaped into a grating. Processed on any surface of A composite optical component comprising at least two of the four side surfaces and the two end surfaces, wherein at least two of the four side surfaces and both end surfaces are optically processed so as to function as a light input / output surface. Characteristic optical products. (2) Three or more transparent parallel plates and two or more films or thin plates having an optical function are alternately laminated and integrated such that the transparent parallel plates form two outermost layers. A film or a thin plate having the optical function, which changes at least one of the polarization, wavelength, intensity and phase of incident light to reflect or transmit the light. Arranged so that there is at least light acting between the adjacent films or thin plates via the parallel plate, wherein the films or thin plates having the optical function are at least two types of films having different functions. An optical product characterized by being a composite film or a composite thin plate having a plurality of functions in which thin plates are in close contact with each other and at least two layers are integrated. (3) Three or more transparent parallel plates and two or more films or thin plates having an optical function are alternately laminated and integrated such that the transparent parallel plates form two outermost layers. A film or a thin plate having the optical function, which changes at least one of the polarization, wavelength, intensity and phase of incident light to reflect or transmit the light. It is arranged so that there is at least light acting between the adjacent film or thin plate via the parallel flat plate, and cut along four planes intersecting all of the laminated surfaces of the optical component base material. Four sides obtained by
At least one outer surface of the two transparent parallel flat plates of the outermost layer has a shape or function processed into a plane parallel to the lamination surface, a plane non-parallel to the lamination surface, a curved surface, or a grating. It consists of an end face machined on any one of the planes, and two or more faces out of a total of six faces of the four side faces and both end faces are optically machined so as to function as a light input / output face. An optical product characterized in that the composite optical component is used for an optical head for a magneto-optical disk.
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