JP3003160B2 - Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same - Google Patents

Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same

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JP3003160B2
JP3003160B2 JP2114628A JP11462890A JP3003160B2 JP 3003160 B2 JP3003160 B2 JP 3003160B2 JP 2114628 A JP2114628 A JP 2114628A JP 11462890 A JP11462890 A JP 11462890A JP 3003160 B2 JP3003160 B2 JP 3003160B2
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【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 6頁 産業上の利用分野 7頁 従来の技術(第12図) 8頁 従来の技術(第13図) 12頁 発明が解決しようとする課題 13頁 課題を解決するための手段 14頁 作用 17頁 実施例 17頁 複合素子の構成 (第1図) 18頁 複合素子の作成手順説明(第2図) 20頁 光学ヘッドの構成 (第3図) 21頁 第1の実施例 (第4図) 23頁 光磁気信号検出系の説明(第5図) 25頁 第1の光検出器の説明 (第6図) 28頁 第2の実施例 (第7図) 30頁 第3の実施例 (第8図) 30頁 第4の実施例 (第9図) 31頁 第5の実施例 (第10図) 31頁 第6の実施例 (第11図) 31頁 発明の効果 32頁 図面の簡単な説明 33頁 〔概 要〕 光磁気ディスク装置に係り、特に小型化された光磁気
ディスク用光学ヘッドに関し、 光の高利用効率と偏光状態を維持しながら光学素子の
複合化、単純化が可能な複合ビームスプリッタ素子の提
供と、該素子を利用した小型化光学ヘッドおよび気密封
止を行った光磁気ディスク用光学ヘッドの提供を目的と
し、 光源となる半導体レーザと、該半導体レーザから出射
された発散性光束を受光して平行光に変換するコリメー
トレンズとの間に、透明な平行平面基板の表裏面の一方
の面に多層膜ビームスプリッタを、他方の面にホログラ
ムビームスプリッタをそれぞれ一体的に形成した複合ビ
ームスプリッタ素子の前記多層膜ビームスプリッタの面
が、前記発散性光束を該コリメートレンズに反射中継す
る位置に設け、前記コリメートレンズで変換した平行光
を光磁気ディスク上に集光する対物レンズを設け、前記
光磁気ディスクで反射して往路光学系を逆進し、前記多
層膜ビームスプリッタおよび前記平行平面基板を透過し
た戻り光を前記ホログラムビームスプリッタにより分離
した一次回折光を光磁気信号検出系に、零次透過光をサ
ーボ信号検出系にそれぞれ利用するように構成する。
Detailed Description of the Invention [Table of Contents] Overview page 6 Industrial application field page 7 Conventional technology (Fig. 12) page 8 Conventional technology (Fig. 13) page 12 Problems to be solved by the invention page 13 Means for Solving the Problems Page 14 Function page 17 Example page 17 Configuration of Composite Element (FIG. 1) Page 18 Explanation of Preparation Procedure of Composite Element (FIG. 2) Page 20 Configuration of Optical Head (FIG. 3) 21 Page 1 First Embodiment (FIG. 4) Page 23 Description of Magneto-Optical Signal Detection System (FIG. 5) Page 25 Description of First Photodetector (FIG. 6) Page 28 Second Embodiment (7 (Fig.) Page 30 Third embodiment (Fig. 8) Page 30 Fourth embodiment (Fig. 9) Page 31 Fifth embodiment (Fig. 10) Page 31 Sixth embodiment (Fig. 11) Page 31 Effects of the Invention Page 32 Brief Description of the Drawings Page 33 [Overview] The present invention relates to a magneto-optical disk drive, and particularly relates to a miniaturized optical head for a magneto-optical disk, and relates to a high light use efficiency and a polarization state. The purpose of the present invention is to provide a composite beam splitter element capable of simplifying and simplifying an optical element while maintaining the same, and to provide a miniaturized optical head using the element and an optical head for a magneto-optical disk that is hermetically sealed. Between a semiconductor laser serving as a light source and a collimating lens that receives a divergent light beam emitted from the semiconductor laser and converts it into parallel light, a multilayer film splitter is provided on one of the front and back surfaces of a transparent parallel flat substrate. The surface of the multilayer beam splitter of the composite beam splitter element in which the hologram beam splitter is integrally formed on the other surface is provided at a position where the divergent light beam is reflected and relayed to the collimating lens. An objective lens for condensing the converted parallel light on a magneto-optical disc is provided, and reflected by the magneto-optical disc to reverse the forward optical system. The first-order diffracted light obtained by separating the return light transmitted through the multilayer beam splitter and the parallel plane substrate by the hologram beam splitter is used for a magneto-optical signal detection system, and the zero-order transmitted light is used for a servo signal detection system. Constitute.

〔産業上の利用分野〕[Industrial applications]

本発明は、光磁気ディスク装置に係り、特に小型化さ
れた光磁気ディスク用光学ヘッドに関する。
The present invention relates to a magneto-optical disk drive, and more particularly to a miniaturized optical head for a magneto-optical disk.

光磁気ディスク装置は、超大容量の情報を書き換えで
きるため、コンピュータの外部記憶装置として注目さ
れ、小型コンピュータ分野で普及している。この光磁気
ディスク装置をさらに広範な分野で使用するため、装置
サイズの小型・薄型化、またコスト・パーフォーマンス
の向上(高速アクセス、高速転送、低コスト化)が要望
されている。
2. Description of the Related Art Magneto-optical disk devices have attracted attention as external storage devices for computers because they can rewrite very large amounts of information, and have become widespread in the field of small computers. In order to use this magneto-optical disk device in a wider field, there is a demand for a smaller and thinner device size and improved cost performance (high-speed access, high-speed transfer, and low cost).

装置の小型・薄型化、コスト・パーフォーマンスの向
上には、より小型・軽量の光学ヘッドが不可欠である。
何故ならば、光学ヘッドの小型化は装置内における光学
ヘッドの専有空間(アクセス範囲を含めた)を減らし、
装置の小型化を促す。また、光学ヘッドの軽量化は、光
学ヘッドを動かすエネルギーを低減させ、高速アクセス
(移動)を可能とするためである。
A smaller and lighter optical head is indispensable for reducing the size and thickness of the device and improving the cost performance.
Because the miniaturization of the optical head reduces the occupied space (including the access range) of the optical head in the device,
Promote miniaturization of equipment. Further, the reduction in the weight of the optical head is to reduce energy for moving the optical head and to enable high-speed access (movement).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第12図は従来の光磁気ディスク用光学ヘッドの基本構
成図を示す。
FIG. 12 shows a basic configuration diagram of a conventional optical head for a magneto-optical disk.

光磁気ディスク用光学ヘッドでは、媒体に記録されて
いる情報の読み出しにカー効果という光の偏光特性を利
用するため、その他の光ディスク装置用の光学ヘッドと
異なり、構成光学部品の位相特性(偏光面の保存)が特
に重要である。以下に構成要素を示す。
The optical head for a magneto-optical disk utilizes the polarization characteristic of light called the Kerr effect to read out information recorded on a medium. Therefore, unlike optical heads for other optical disk devices, the phase characteristics of the constituent optical components (polarization plane) Is especially important. The components are shown below.

1は光源となる半導体レーザ、2は光源から出射した
楕円状のパターンを持つ発散性レーザ光を平行レーザ光
に変換するコリメートレンズ、3は楕円状の平行レーザ
光を円形の平行レーザ光に変換するビーム整形(真円補
正)プリズム、4は偏光面の違いによってある一定の割
合で入射平行光を透過または反射させ、偏光状態を保ち
ながら透過光と反射光の光路を分離する偏光ビームスプ
リッタ、5は偏光ビームスプリッタ4を透過したレーザ
光を後述する光磁気ディスク6の媒体面上に回折限界近
くまで集光する対物レンズ、6は情報を磁化方向として
記録保持する光磁気記録媒体を堆積させた光磁気ディス
ク、7はビーム整形プリズム3から出射し偏光ビームス
プリッタ4において反射により別光路に導かれた平行レ
ーザ光の光量を検出する光検出器、8は光検出器7によ
って検出した値をもとに半導体レーザ1のパワーを所定
値に制御するためのオートパワーコントローラ(Auto P
ower Controller;以下APC回路8と略称する)、9は光
磁気ディスク6で反射し、対物レンズ5を経て偏光ビー
ムスプリッタ4に戻り、反射により別光路に導かれた分
離光からフォーカスエラー信号,トラックエラー信号等
の光点制御信号(以下サーボ信号と総称する),光磁気
信号およびID(プリフォーマット)信号を検出する信号
検出系である。
1 is a semiconductor laser serving as a light source, 2 is a collimating lens that converts a divergent laser beam having an elliptical pattern emitted from the light source into a parallel laser beam, and 3 is a converter that converts an elliptical parallel laser beam into a circular parallel laser beam. A beam shaping (circularity correction) prism 4 that transmits or reflects incident parallel light at a certain ratio depending on the polarization plane, and separates the optical paths of the transmitted light and the reflected light while maintaining the polarization state; Reference numeral 5 denotes an objective lens for condensing the laser beam transmitted through the polarizing beam splitter 4 on a medium surface of a magneto-optical disk 6 to be described later to near a diffraction limit, and 6 denotes a magneto-optical recording medium for recording and holding information as a magnetization direction. The magneto-optical disk 7 detects the amount of parallel laser light emitted from the beam shaping prism 3 and guided to another optical path by reflection at the polarization beam splitter 4. That the photodetector, 8 auto power controller for controlling the semiconductor laser 1 of the power based on the value detected by the light detector 7 to a predetermined value (Auto P
power controller (hereinafter abbreviated as an APC circuit 8), 9 is reflected by the magneto-optical disk 6, returns to the polarization beam splitter 4 via the objective lens 5, and receives a focus error signal and a track from the separated light guided to another optical path by reflection. This signal detection system detects a light spot control signal (hereinafter, collectively referred to as a servo signal) such as an error signal, a magneto-optical signal, and an ID (preformat) signal.

信号検出系9は様々な方式があるが、ここの例ではフ
ォーカスエラー信号検出には非点収差法,トラックエラ
ー信号検出にはプッシュプル法,光磁気信号検出には1/
2波長板と偏光ビームスプリッタとを用いる方法,ID信号
検出には信号検出系9に入射してきた総光量を用いる方
法を使用している。各信号の検出原理については本発明
と直接の関係がないので詳細説明は省略する。
There are various types of signal detection systems 9. In this example, the focus error signal is detected by the astigmatism method, the track error signal is detected by the push-pull method, and the magneto-optical signal is detected by the 1/1/3 method.
A method using a two-wavelength plate and a polarizing beam splitter, and a method using the total amount of light incident on the signal detection system 9 are used for ID signal detection. Since the principle of detecting each signal has no direct relation to the present invention, a detailed description is omitted.

次に信号検出系9の構成要素は符号10〜19を説明す
る。10は信号検出系9に入射してきた光の偏光面を約45
゜回転させる1/2波長板、11は光磁気信号を検出するべ
く入射光の偏光状態で分離する偏光ビームスプリッタ、
12は偏光ビームスプリッタ11にて分離されたそれぞれの
光を効率よく検出できるように集光する集光レンズ、13
はフォーカスエラー信号検出用(非点収差法)のシリン
ドリカルレンズ、14は偏光ビームスプリッタ11の透過光
によりフォーカスエラー信号,トラックエラー信号およ
び光磁気信号とID信号の一部とを検出する分割光検出器
(光検出器のみを平面図で示す)、15は偏光ビームスプ
リッタ11の反射光により光磁気信号とID信号の一部を検
出する光検出器、16は分割光検出器14の出力の差信号の
組み合わせから作り出すサーボ信号生成回路であって、
フォーカスエラー信号生成回路16aとトラックエラー信
号生成回路16bとから構成される。18は4分割光検出器1
4と光検出器15の各出力信号から光磁気信号を作り出す
光磁気信号生成回路、19は4分割光検出器14と光検出器
15の各出力信号からID信号を作り出すID信号生成回路で
ある。
Next, components 10 to 19 of the signal detection system 9 will be described. Reference numeral 10 denotes a plane of polarization of the light incident on the signal detection system 9 of about 45.
1/2 A rotating half-wave plate, 11 is a polarizing beam splitter that separates by the polarization state of incident light to detect a magneto-optical signal,
12 is a condensing lens that condenses each light separated by the polarizing beam splitter 11 so that it can be efficiently detected.
Is a cylindrical lens for detecting a focus error signal (astigmatism method); 14 is a split light detection for detecting a focus error signal, a track error signal, a magneto-optical signal, and a part of an ID signal by light transmitted through the polarizing beam splitter 11; Detector (only the photodetector is shown in plan view), 15 is a photodetector that detects a part of the magneto-optical signal and the ID signal by the reflected light of the polarization beam splitter 11, and 16 is the difference between the outputs of the split photodetector 14. A servo signal generation circuit created from a combination of signals,
It comprises a focus error signal generation circuit 16a and a track error signal generation circuit 16b. 18 is a quadrant photodetector 1
A magneto-optical signal generation circuit for generating a magneto-optical signal from the output signals of the photo detector 4 and the photo detector 15, 19 is a quadrant photo detector 14 and a photo detector
An ID signal generation circuit that generates an ID signal from each of the 15 output signals.

なお、APC回路8および各信号生成回路16,18,19のそ
れぞれの電子回路は光学ヘッドに含まれず、光学ヘッド
から分離した形で設けられる場合もある。
The electronic circuits of the APC circuit 8 and the signal generation circuits 16, 18, and 19 are not included in the optical head, and may be provided separately from the optical head.

以上の説明において、光源の半導体レーザ1から光磁
気ディスク6までの光路に存在する光学系を往路光学系
と称し、光磁気ディスク6で反射された反射光の光路に
存在する光学系を復路光学系と称する。
In the above description, the optical system existing in the optical path from the semiconductor laser 1 as the light source to the magneto-optical disk 6 is called the outward optical system, and the optical system existing in the optical path of the light reflected by the magneto-optical disk 6 is defined as the return optical system. It is called a system.

第13図は従来の再生専用の光ディスク用光学ヘッドの
基本構成図を示す。図において、この光学ヘッドは光源
となる半導体レーザ20と、該半導体レーザ20からの出射
光を再生専用媒体22上に集光させる対物レンズ21と、半
導体レーザ20と対物レンズ21との間に設けた光路を分岐
させるビームスプリッタ23と、再生専用媒体23からの反
射光でビームスプリッタ23で分岐された信号光を検出す
る分割光検出器24とから構成されている。
FIG. 13 shows a basic configuration diagram of a conventional read-only optical disk optical head. In the figure, the optical head is provided with a semiconductor laser 20 as a light source, an objective lens 21 for condensing light emitted from the semiconductor laser 20 on a read-only medium 22, and between the semiconductor laser 20 and the objective lens 21. A beam splitter 23 for branching the optical path, and a split photodetector 24 for detecting the signal light branched by the beam splitter 23 with the reflected light from the read-only medium 23.

このような再生専用の光ディスク装置用光学ヘッドの
構成では、光磁気記録(消去)と再生のいずれもが不可
能であり、光磁気ディスクの情報の書き換えと読み取り
ができない。すなわち、再生専用媒体22のキューリ点温
度以上に熱する光磁気記録(消去)動作を必要としない
ため、再生専用媒体22への照射光パワーは少なくて良
く、光効率を極端に減らした光学系となっている。ま
た、光磁気信号の再生には不可欠である光ビームの偏光
状態については、一切考慮する必要がないため偏光状態
の維持も、偏光分離の機能もない非常に簡単な回路で構
成可能である。
In such a configuration of the optical head for a read-only optical disk device, neither magneto-optical recording (erasing) nor reproduction is possible, and information on the magneto-optical disk cannot be rewritten or read. That is, since the magneto-optical recording (erasing) operation of heating to a temperature higher than the Curie point temperature of the read-only medium 22 is not required, the irradiation light power to the read-only medium 22 may be small, and the optical system with extremely reduced light efficiency may be used. It has become. Further, since there is no need to consider the polarization state of the light beam, which is indispensable for reproducing the magneto-optical signal, it is possible to construct a very simple circuit having no polarization maintaining function and no polarization separation function.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

従来の光磁気ディスク装置用の光学ヘッドは、機能を
分担している多くの光学部品から構成されている。部品
点数の多さから部品管理,組立,調整工数の増大と設置
スペースの増大を招き、高価・大型となる欠点がある。
特に大型化は光学ヘッドのアクセス時間の短縮を阻害す
る原因となっている。光学ヘッドの小型化を図る手段と
して、第12図の例にあるような光学系を相似縮小するこ
とが考えられる。しかし本手法では小型・軽量化は実現
できるものの、価格の点では課題を生じる。一般に光学
部品の精度を落とさずに寸法を小さくすると、加工条件
が厳しくなり製造価格が上昇するためである。
2. Description of the Related Art A conventional optical head for a magneto-optical disk drive is composed of many optical components sharing functions. The large number of parts leads to an increase in man-hours for parts management, assembling and adjustment and an increase in installation space.
In particular, the increase in size is a factor that hinders a reduction in the access time of the optical head. As a means for reducing the size of the optical head, it is conceivable to reduce the size of an optical system similar to the example shown in FIG. However, although this method can achieve a reduction in size and weight, it poses a problem in terms of price. In general, when the dimensions are reduced without lowering the precision of the optical component, the processing conditions become severe and the production price increases.

また、光学ヘッド構成部品の内、各光検出器等の光電
変換機能素子は、その耐環境性を高め、かつその機能を
長時間保証するために、各素子毎に不活性ガスまたは乾
燥窒素等による気密封止、あるいは樹脂モールドによる
固体封止が実施されているが、これらの封止部分が光学
ヘッドの小型化を阻害する欠点となっている。
In addition, among the optical head components, the photoelectric conversion function element such as each photodetector is provided with an inert gas or dry nitrogen for each element in order to enhance its environmental resistance and to guarantee its function for a long time. Airtight sealing or solid sealing with a resin mold has been implemented, but these sealing portions are disadvantages that hinder miniaturization of the optical head.

更に、光学ヘッドに必要な回路部品も大きさも問題と
なり、小型化を目的としてICベアチップを光学ヘッド内
部に直接実装する方法があるが、この場合も特性劣化を
防止するためには、ICベアチップの気密封止は必要不可
欠である。
Furthermore, the circuit components and the size required for the optical head also pose a problem, and there is a method of directly mounting the IC bare chip inside the optical head for the purpose of miniaturization. Hermetic sealing is essential.

本発明は上記従来の欠点に鑑みて創作されたもので、
光の高利用効率と偏光状態を維持しながら部品の複合
化、単純化が可能な複合ビームスプリッタ素子の提供
と、該素子を利用した小型化光学ヘッドおよび気密封止
を行った光磁気ディスク用光学ヘッドの提供を目的とす
る。
The present invention has been created in view of the above-mentioned conventional disadvantages,
Provide composite beam splitter element capable of compounding and simplifying components while maintaining high light use efficiency and polarization state, miniaturized optical head using the element, and hermetically sealed magneto-optical disk The purpose is to provide an optical head.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成
図、第3図はその複合ビームスプリッタ素子を用いた光
磁気ディスク用光学ヘッドの構成図、第4図および第7
図乃至第11図はそれぞれ本発明の第1乃至第6の実施例
を示す。本発明では従来の再生専用光学ヘッドと同様に
簡単な構成とし、且つ光磁気記録・再生用の光学ヘッド
を実現するために光学ヘッドの部品点数の削減手段とし
て、光の高利用効率と偏光状態を維持しながら部品の複
合化、単純化を図る。
FIG. 1 is a structural view of a composite beam splitter element of the present invention, FIG. 3 is a structural view of an optical head for a magneto-optical disk using the composite beam splitter element, and FIGS.
FIG. 11 to FIG. 11 show first to sixth embodiments of the present invention, respectively. In the present invention, the light-use efficiency and the polarization state are made as simple as the conventional read-only optical head, and as means for reducing the number of components of the optical head in order to realize an optical head for magneto-optical recording and reproduction. While simplifying and simplifying components.

まず、レンズ系の複合機能化を図る。再生専用の光デ
ィスク用光学ヘッドにおいては復路光学系では光ディス
クからの反射光(戻り光)を対物レンズにより収束し、
この収束光を利用して、サーボ信号と光磁気信号を検出
しているが、この方式を光磁気ディスク用光学ヘッドに
利用するために往路光学系において同様な機能を持って
いるコリメートレンズ2で復路光学系の収束光形成を兼
用して光磁気ディスク用光学ヘッドを構成する。
First, the multifunction of the lens system is attempted. In a read-only optical head for an optical disk, in the return optical system, reflected light (return light) from the optical disk is converged by an objective lens,
A servo signal and a magneto-optical signal are detected by using the convergent light. However, in order to use this method for an optical head for a magneto-optical disk, a collimating lens 2 having a similar function in an outward optical system is used. An optical head for a magneto-optical disk is constituted by also forming convergent light in the return optical system.

次に光磁気信号検出系、サーボ信号検出系を形状が単
純で実装し易い平板光学素子で構成する。往路と復路の
切換え機能を持たせるビームスプリッタ機能と信号検出
用の信号光分離機能を複合化し、多層膜ビームスプリッ
タ27とホログラムビームスプリッタ28を一枚の透明な平
行平面基板26の各面にそれぞれ形成した複合ビームスプ
リッタ素子25を利用する。また、ホログラムビームスプ
リッタ28で前記平行平面基板26透過に伴う収差を補正分
離された一次回折光jを光磁気信号の検出用に利用し、
その検出のための偏光分離は、平行平板形状の複屈折結
晶板31により構成する。また、ホログラムビームスプリ
ッタ28を透過した零次透過光kはサーボ信号の検出用に
利用し、光学平行平板33を介して収差を補正しながら収
束検出する。
Next, the magneto-optical signal detection system and the servo signal detection system are constituted by flat optical elements which are simple in shape and easy to mount. Combining the beam splitter function to provide the function of switching between the forward path and the return path and the signal light separation function for signal detection, a multilayer film splitter 27 and a hologram beam splitter 28 are provided on each surface of one transparent parallel flat substrate 26, respectively. The formed composite beam splitter element 25 is used. In addition, the hologram beam splitter 28 uses the first-order diffracted light j, which has been corrected and separated for aberration accompanying transmission through the parallel plane substrate 26, for detecting a magneto-optical signal,
The polarization separation for the detection is constituted by a birefringent crystal plate 31 having a parallel plate shape. Further, the zero-order transmitted light k transmitted through the hologram beam splitter 28 is used for detecting a servo signal, and is converged and detected while correcting aberration through an optical parallel plate 33.

このようにして構成された光学ヘッドは、更に半導体
レーザ1の出射光fの偏光方向の調整を容易ならしめる
波長板35,あるいは半導体レーザ1の出射光のパワー制
御に利用する第3の光検出器36等を付加することも可能
であり、複合、兼用の効果によって小型化合ができ、密
閉筐体37に一体的に組み込み、不活性ガス等の気密封止
した構成にできる。
The optical head configured as described above further includes a wavelength plate 35 for facilitating the adjustment of the polarization direction of the outgoing light f of the semiconductor laser 1 or a third light detection used for power control of the outgoing light of the semiconductor laser 1. It is also possible to add a vessel 36 and the like, and it is possible to reduce the size by the combined and combined effects, and to integrate the airtight casing 37 into an airtight seal such as an inert gas.

〔作 用〕(Operation)

コリメートレンズ2を復路光学系の集光レンズとして
兼用するため、半導体レーザ1からコリメートレンズ2
に至る光路の空間に、光路分離系と光磁気信号検出系と
サーボ信号検出系を設け、これにより光磁気ディスク用
光学ヘッドの飛躍的な小型化が可能となる。これは発散
性,収束性の光束を利用するため光束径が小さくなり、
使用する光学部品のサイズが小さくなるためである。複
合ビームスプリッタ素子25、複屈折結晶板31、収差補正
用の光学平行平板33をすべて平行平板で形成するため、
従来の光学系のプリズムのように高精度の角度出しを要
求する研磨が不要となり、部品サイズが小型化しても精
度を維持した製造が容易で、密閉筐体37に一体的にガス
気密封入を行うことにより小型化が更に促進され、アク
セスタイムを短縮可能にする効果がある。
Since the collimator lens 2 is also used as a condenser lens of the return optical system, the collimator lens 2
An optical path separation system, a magneto-optical signal detection system, and a servo signal detection system are provided in the space of the optical path leading to, thereby making it possible to dramatically reduce the size of the optical head for a magneto-optical disk. This uses a divergent and convergent light beam, so the light beam diameter becomes smaller,
This is because the size of the optical component used is reduced. Since the composite beam splitter element 25, the birefringent crystal plate 31, and the optical parallel flat plate 33 for aberration correction are all formed of parallel flat plates,
Polishing that requires high-precision angle setting like conventional optical system prisms is not required, making it easy to manufacture while maintaining accuracy even if the component size is reduced, and gas tightly sealed in the sealed housing 37 integrally. By doing so, downsizing is further promoted, and there is an effect that the access time can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。なお、
構成、動作の説明を理解し易くするために全図を通じて
同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition,
To facilitate understanding of the description of the configuration and operation, the same portions are denoted by the same reference numerals throughout the drawings, and redundant description will be omitted.

第1図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成図
を示す。図において、25は複合ビームスプリッタ素子で
あって、使用する光の波長に対して透明な平行平面基板
26と、その平行平面基板26の対向する2面、即ち表裏面
の一方の面に形成された多層膜ビームスプリッタ27と、
他方の面に形成されたホログラムビームスプリッタ28の
3層構造になっている。この複合ビームスプリッタ素子
25は、多層膜ビームスプリッタ27の面に斜めに入射する
入射光f(例えば半導体レーザの出射光)に対してS偏
光成分は60〜70%の反射率を有し、該入射光のP偏光成
分に対してはほぼ100%の透過率を有するように形成す
ることが好ましい。入射光fの偏光状態に対応して前記
の割合で反射光gと透過光mが発生する。
FIG. 1 shows a configuration diagram of a composite beam splitter element of the present invention. In the figure, reference numeral 25 denotes a composite beam splitter element, which is a parallel plane substrate transparent to the wavelength of light to be used.
26, two opposing surfaces of the parallel plane substrate 26, that is, a multilayer film splitter 27 formed on one of the front and back surfaces,
The hologram beam splitter 28 formed on the other surface has a three-layer structure. This composite beam splitter element
Reference numeral 25 denotes an S-polarized light component having a reflectance of 60 to 70% with respect to incident light f (e.g., light emitted from a semiconductor laser) obliquely incident on the surface of the multilayer beam splitter 27, and P-polarized light of the incident light. It is preferable to form the component so as to have almost 100% transmittance for the components. The reflected light g and the transmitted light m are generated at the above ratios in accordance with the polarization state of the incident light f.

反射光gを図示しない対物レンズを介して光磁気ディ
スクに照射し、その光磁気ディスクで反射された光波
(戻り光)hはその偏光状態に対応して、多層膜ビーム
スプリッタ27と平行平面基板26とを斜めにP偏光成分は
ほぼ100%、S偏光成分は40〜30%を透過してホログラ
ムビームスプリッタ28に到達する入射光iとなる。
The reflected light g is applied to the magneto-optical disk via an objective lens (not shown), and the light wave (return light) h reflected by the magneto-optical disk is corresponding to the polarization state of the multi-layer beam splitter 27 and the parallel plane substrate. 26, the P-polarized light component passes through almost 100%, and the S-polarized light component passes through 40 to 30%, and becomes incident light i which reaches the hologram beam splitter 28.

ホルグラムビームスプリッタ28に対する入射光iは、
その偏光状態に対応して一次回折光jと零次透過光kと
に分離されるが、平行平面基板26を斜めに透過した結
果、収差をもっている。そこでホログラムビームスプリ
ッタ28にはその収差を補正し、更に一次回折光jが回折
後に透過すべき図示しない光学系で付加される収差を見
越して補正する機能(波面変換機能、実質的には格子縞
の分布)を持たせる。また、ホログラムビームスプリッ
タ28で回折されずに透過する零次透過光kも同様に平行
平面基板26透過に伴う収差をもっているが、これは後述
する光学系により補正することができる。
The incident light i to the Holgram beam splitter 28 is
The light is separated into the first-order diffracted light j and the zero-order transmitted light k according to the polarization state, but has an aberration as a result of being transmitted obliquely through the parallel plane substrate 26. Therefore, the hologram beam splitter 28 corrects the aberration and corrects it in anticipation of the aberration added by an optical system (not shown) that the primary diffracted light j should transmit after diffraction (wavefront conversion function, substantially Distribution). Similarly, the zero-order transmitted light k, which is transmitted without being diffracted by the hologram beam splitter 28, also has an aberration associated with transmission through the parallel plane substrate 26, which can be corrected by an optical system described later.

このように構成された複合ビームスプリッタ素子25
は、第12図に示した従来構成の偏光ビームスプリッタ4
と1/2波長板10と偏光ビームスプリッタ11との組み合わ
せ機能の大部分を有し、且つ複合化,単純化が図られた
素子となり、一次回折光jは光磁気信号検出系に、前記
零次透過光kはサーボ信号検出系にそれぞれ利用でき
る。
The composite beam splitter element 25 configured as described above
Is the polarization beam splitter 4 of the conventional configuration shown in FIG.
And a half-wave plate 10 and a polarizing beam splitter 11, which have most of the combined functions, and are combined and simplified. The first-order diffracted light j is transmitted to the magneto-optical signal detection system by the zero- The next transmitted light k can be used for the servo signal detection system.

第2図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の作成手
順の一例を示す図である。ホログラムは表面凹凸型、体
積型の何れでも作成可能であるが、量産性を考慮すると
表面凹凸型をスタンピングで複製する方法が好ましい。
多層膜と共に同一平板に一体形成する手順としては、ま
ず手順において透明な平行平面基板26(例えば一般的
な光学ガラスBK/7厚み0.5m)の一方の面に多層膜ビーム
スプリッタ27を所要の透過率(P偏光成分に対してはほ
ぼ100%:S偏光成分に対しては40〜30%)が得られるよ
うに、二酸化チタンTiO2および二酸化珪素SiO2等を交互
に蒸着手段により多層成膜する。手順において以後の
プロセスで損傷を受けないようにホトレジスト等によっ
て保護膜27aを形成する。手順において、予め設定し
た前述の収差(見越し分を含む)を補正するために計算
機を用いて設計した格子縞分布のホログラムパターン
を、ホトポリマ法等により多層膜ビームスプリッタ27と
反対側の面に形成し、手順において保護膜27aを除去
して複合ビームスプリッタを形成する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a procedure for producing the composite beam splitter element of the present invention. The hologram can be made of either a surface irregularity type or a volume type, but in consideration of mass productivity, a method of duplicating the surface irregularity by stamping is preferable.
As a procedure for integrally forming the same flat plate together with the multilayer film, first, in the procedure, a multilayer film beam splitter 27 passes through a transparent parallel plane substrate 26 (for example, a general optical glass BK / 7 with a thickness of 0.5 m) through a multilayer film splitter 27. Titanium dioxide TiO 2 and silicon dioxide SiO 2 etc. are alternately deposited in multiple layers to obtain a ratio (approximately 100% for P-polarized light component: 40 to 30% for S-polarized light component) I do. In the procedure, a protective film 27a is formed with a photoresist or the like so as not to be damaged in a subsequent process. In the procedure, a hologram pattern of a lattice fringe distribution designed using a computer to correct the above-mentioned aberration (including an accrued portion) set in advance is formed on the surface opposite to the multilayer film beam splitter 27 by a photopolymer method or the like. Then, the protective film 27a is removed in the procedure to form a composite beam splitter.

第3図は本発明の複合ビームスプリッタ素子を用いた
光磁気ディスク用光学ヘッドの構成図である。図におい
て、光源となる半導体レーザ1と、その半導体レーザ1
から出射された発散性光束を受光して平行光に変換する
コリメートレンズ2との間に、その発散性光束を該コリ
メートレンズ2に反射中継する位置に前記多層膜ビーム
スプリッタ27の面を設定した複合ビームスプリッタ素子
25を設けている。
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical head for a magneto-optical disk using the composite beam splitter element of the present invention. In the figure, a semiconductor laser 1 serving as a light source and the semiconductor laser 1
The surface of the multilayer beam splitter 27 is set at a position between the collimating lens 2 that receives the divergent light beam emitted from the lens and converts the divergent light beam into parallel light and reflects and relays the divergent light beam to the collimating lens 2. Composite beam splitter element
25 are provided.

この配置より前記発散性光束に含まれるS偏光成分は
60〜70%が反射し、コリメートレンズ2で平行光に変換
された後、対物レンズ5を介して光磁気ディスク6の面
上に光点を結び、光磁気ディスク6で反射する際に発生
したカー回転による偏光成分を含む反射光は往路光学系
を逆進して多層膜ビームスプリッタ27の面に戻り、その
戻り光の偏光状態に対応して多層膜ビームスプリッタ27
と平行平面基板26を斜めに透過し、ホログラムビームス
プリッタ28の面に到達する。ここでその戻り光の偏光状
態に対応して一次回折光jと零次透過光kとに偏光分離
される。
From this arrangement, the S-polarized light component contained in the divergent light beam is
After being reflected by 60 to 70% and converted into parallel light by the collimating lens 2, a light spot is formed on the surface of the magneto-optical disk 6 via the objective lens 5, and the light is reflected by the magneto-optical disk 6. The reflected light containing the polarization component due to the Kerr rotation travels backward in the forward optical system and returns to the surface of the multilayer beam splitter 27, and the multilayer beam splitter 27 corresponds to the polarization state of the returned light.
Then, the light passes through the parallel plane substrate 26 obliquely and reaches the surface of the hologram beam splitter 28. Here, the first-order diffracted light j and the zero-order transmitted light k are polarized and separated according to the polarization state of the returned light.

この一次回折光jと零次透過光kとを得る過程におい
て、複合ビームスプリッタ素子25を利用して半導体レー
ザ1から出射する発散性の出射光およびコリメートレン
ズ2が収束する収束光をそのまま使用して偏光分離する
結果、コリメートレンズ2を復路光学系の集光レンズと
して兼用できるとともに、光束径が小さくなり、使用す
る光学部品のサイズを小型化できる利点がある。
In the process of obtaining the first-order diffracted light j and the zero-order transmitted light k, the divergent outgoing light emitted from the semiconductor laser 1 using the composite beam splitter element 25 and the convergent light converged by the collimating lens 2 are used as they are. As a result, there is an advantage that the collimator lens 2 can be used also as a condensing lens of the return optical system, the light beam diameter is reduced, and the size of an optical component to be used can be reduced.

前記カー回転による偏光成分を含む戻り光は、多層膜
ビームスプリッタ27の透過(偏光依存性あり)によりカ
ー回転成分は増長されており、その入射光iの偏光方向
はホログラムビームスプリッタ28の主たる回折面(入射
光iと一次回折光jとが作る平面で定義する)に垂直な
方向に対して角度を成している。従って、同戻り光はホ
ログラムビームスプリッタ8に対してS成分とP成分と
を有する。ホログラムビームスプリッタ28は、S,P両偏
光成分に対して適当な効率で一次回折光jを発生させ、
これを光磁気信号検出系29に入射する。ホログラムビー
ムスプリッタ28で回折されずに透過する零次透過光k
は、サーボ信号検出系30に入射してそれぞれの信号を検
出することができる。各信号検出系はいずれも収束光を
そのまま利用するため、光束径が小さくなり、使用する
光学部品のサイズを小型化できる利点がある。
The return light containing the polarization component due to the Kerr rotation has its Kerr rotation component increased by transmission through the multilayer film beam splitter 27 (having polarization dependency), and the polarization direction of the incident light i is the main diffraction of the hologram beam splitter 28. An angle is formed with respect to a direction perpendicular to a plane (defined by a plane formed by the incident light i and the first-order diffracted light j). Therefore, the returning light has an S component and a P component with respect to the hologram beam splitter 8. The hologram beam splitter 28 generates a first-order diffracted light j with an appropriate efficiency for both S and P polarization components,
This is incident on the magneto-optical signal detection system 29. Zero-order transmitted light k that is transmitted without being diffracted by the hologram beam splitter 28
Can enter the servo signal detection system 30 and detect each signal. Since each of the signal detection systems uses the convergent light as it is, there is an advantage that the light beam diameter is reduced and the size of the optical component to be used can be reduced.

第4図は本発明の第1の実施例を示す。図において、
光磁気信号検出系29は前記一次回折光jを受光透過する
平行平板形状の複屈折結晶板31と、その複屈折結晶板31
を透過した透過光を受光検出する第1の光検出器32とか
ら構成され、サーボ信号検出系30は前記零次透過光kを
受光透過する光学平行平板33とその光学平行平板33の透
過光を検出する第2の光検出器34とから構成されてい
る。
FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention. In the figure,
A magneto-optical signal detection system 29 includes a parallel plate-shaped birefringent crystal plate 31 that receives and transmits the first-order diffracted light j, and the birefringent crystal plate 31.
And a first photodetector 32 for receiving and detecting the transmitted light transmitted through the optical parallel plate 33. The servo signal detection system 30 includes an optical parallel plate 33 for receiving and transmitting the zero-order transmitted light k and light transmitted through the optical parallel plate 33. And a second photodetector 34 for detecting.

例えば、方解石やルチルのような単軸結晶をその光学
軸(結晶軸)が入射光線の進行方向に対して約45゜の角
度になるように配置すると、偏光面が光軸を含む偏光成
分(異常光成分)と、それと直交した偏光面を持つ偏光
成分(常光成分)との間で、結晶内で進行方向が異なり
集光点の位置がずれる。複屈折結晶板31は、この現象を
利用して偏光分離を行う目的で使用するものであり、平
行平板形状とするのは、光学ヘッド内における実装の小
型化を図るためである。
For example, when a uniaxial crystal such as calcite or rutile is arranged so that its optical axis (crystal axis) is at an angle of about 45 ° with respect to the traveling direction of an incident light beam, the polarization plane (polarization component including the optical axis) The traveling direction is different in the crystal between the extraordinary light component) and the polarized light component (ordinary light component) having the polarization plane orthogonal to the extraordinary light component, and the position of the condensing point is shifted. The birefringent crystal plate 31 is used for the purpose of performing polarization separation utilizing this phenomenon, and is formed in a parallel plate shape in order to reduce the size of mounting in the optical head.

零次透過光kを受光透過する光学平行平板33は、入射
される収束光の光路中に入れた斜め光学平行平板による
コマ収差を除去する機能を有するものであって、例えば
同一厚さの平行平板を複合ビームスプリッタ素子25と逆
の角度で挿入する光学系によって構成可能であり、収差
を補正して用いると精度の良い検出ができる。光学平行
平板33の材料としては、例えば光学ガラスとして一般的
なBK7を用いれば良い。この収差補正の時、非点収差は
残しておき、第2の光検出器34を分割光検出器で構成し
てフォーカス検知に活用する。トラッキングエラー信号
の検出はフッシュプル法が適用できる。
The optical parallel plate 33 that receives and transmits the zero-order transmitted light k has a function of removing coma caused by an oblique optical parallel plate placed in the optical path of the incident convergent light. It can be constituted by an optical system in which a flat plate is inserted at an angle opposite to that of the composite beam splitter element 25, and accurate detection can be performed if aberration is corrected and used. As a material of the optical parallel plate 33, for example, BK7, which is general optical glass, may be used. At the time of this aberration correction, the astigmatism is left, and the second photodetector 34 is constituted by a split photodetector and used for focus detection. The tracking error signal can be detected by the fish pull method.

第5図は本発明の光磁気信号検出系の斜視図を示す。
図において、光磁気信号の検出はホログラムビームスプ
リッタ28で分離された一次回折光jを利用するものであ
るが、更に詳しくは入射光iの偏光方向が、ホログラム
ビームスプリッタ28の主たる回折面(入射光iと一次回
折光jとが作る平面で定義する)に垂直な方向に対して
角度θを成しており、ホログラムビームスプリッタ28上
にとったX,Y座標系(X軸はホログラム格子縞と平行な
方向)において、X方向の成分(S偏光成分)とY方向
の成分(P偏光成分)とを有する。カー回転によって生
じるのはP成分である。ホログラムのS偏光に対する回
折効率は50〜80%が適当で、P偏光に対する効率はS偏
光に対するそれと同等かそれ以上となるようにホログラ
ムを作成する。
FIG. 5 is a perspective view of a magneto-optical signal detection system according to the present invention.
In the figure, the detection of the magneto-optical signal utilizes the first-order diffracted light j separated by the hologram beam splitter 28. More specifically, the polarization direction of the incident light i is adjusted by the main diffraction surface (incident light) of the hologram beam splitter 28. An angle θ is formed with respect to a direction perpendicular to a plane formed by the light i and the first-order diffracted light j), and an X, Y coordinate system (X-axis is a hologram lattice fringe) taken on the hologram beam splitter 28. (Parallel direction), there is a component in the X direction (S-polarized component) and a component in the Y direction (P-polarized component). The P component is generated by the Kerr rotation. The hologram is formed so that the diffraction efficiency of the hologram for S-polarized light is 50 to 80%, and the efficiency for P-polarized light is equal to or higher than that for S-polarized light.

一次回折光jの直線偏光光を複屈折結晶板31に入射さ
せると、常光と異常光とが分離することが知られてい
る。即ち、光磁気ディスクからの収束の信号光を複屈折
結晶板31に入射させることにより、同信号光を2つの直
交する偏光成分に分離し、且つ空間分離することができ
る。
It is known that when linearly polarized light of the first-order diffracted light j is incident on the birefringent crystal plate 31, ordinary light and extraordinary light are separated. That is, by causing the convergent signal light from the magneto-optical disk to enter the birefringent crystal plate 31, the signal light can be separated into two orthogonal polarization components and spatially separated.

ホログラムビームスプリッタ28の面に構成されたX軸
とY軸に対するZ軸を設け、Z軸とY軸を含む平面内で
その座標原点に入射する入射光iに基づきホログラムビ
ームスプリッタ28で分離された一次回折光jの進行方向
途上の座標x、yの原点を有する複屈折結晶板31と第1
の光検出器32が順次配置されている。X、Y軸とx、y
軸はそれぞれ平行に設定されているものとする。複屈折
結晶板31を構成する複屈折結晶の光学軸(結晶軸)の方
向は面pqrs内でx′、y′と平面と45゜を成すようにと
る。複屈折結晶板31は、そのx′軸がホログラム面内に
とった座標X、Y系のX軸と45゜を成すように設定す
る。この図では直方体で示す平行平板が45゜回転して固
定された形に表示されているが、これは説明を判り易く
するためで、実際の形は実装し易い形に切り出せばよ
い。
A Z-axis is provided for the X-axis and the Y-axis formed on the surface of the hologram beam splitter 28, and is separated by the hologram beam splitter 28 based on the incident light i incident on the coordinate origin in a plane including the Z-axis and the Y-axis. The birefringent crystal plate 31 having the origin of the coordinates x and y in the direction of travel of the first-order diffracted light j and the first
Are sequentially arranged. X, Y axis and x, y
It is assumed that the axes are set in parallel. The direction of the optical axis (crystal axis) of the birefringent crystal constituting the birefringent crystal plate 31 is set so as to form 45 ° with x ′ and y ′ in the plane pqrs. The birefringent crystal plate 31 is set such that its x 'axis forms 45 ° with the X-axis of the X- and Y-systems on the hologram plane. In this figure, the parallel plate shown as a rectangular parallelepiped is shown as being fixed by being rotated by 45 °, but this is for easy understanding of the description, and the actual shape may be cut out into a shape that is easy to mount.

ホログラムビームスプリッタ28の面内における信号光
の偏光方向はX軸と角度θを成している。θの発生は光
磁気ディスク面での反射時に受けたカー回転に起因する
が、多層膜ビームスプリッタの透過(偏光依存性有り)
により増長されている。複屈折結晶板31に入射する信号
光のy′方向の成分(常光;結晶軸を含む面に垂直な偏
光)は、通常の屈折の法則に従い複屈折結晶板31を透過
し、第1の光検知器32上(この図では座標x、yの原
点)に到達する。
The polarization direction of the signal light in the plane of the hologram beam splitter 28 forms an angle θ with the X axis. The occurrence of θ is caused by the Kerr rotation received during reflection on the magneto-optical disk surface, but it is transmitted through the multilayer beam splitter (with polarization dependence).
Has been lengthened. The component of the signal light incident on the birefringent crystal plate 31 in the y ′ direction (ordinary light; polarized light perpendicular to the plane including the crystal axis) passes through the birefringent crystal plate 31 according to the ordinary law of refraction, and the first light The light reaches the detector 32 (the origin of the coordinates x and y in this figure).

しかし信号光のx′方向の偏光成分(異常光;結晶軸
を含む面に平行な偏光)は、x′方向の伝播成分が発生
し、常光と分離する。ホログラムビームスプリッタ28に
より複屈折結晶板31に向けて回折される光は収束光であ
るため、結果として第1の光検出器32の面上で2つの光
スポットを結ぶ。この2つの光スポットを異なる光検出
器(分割光検出器)で受光し、その検出値の差信号を取
り出すことにより光磁気信号を得ることができる。
However, the polarization component of the signal light in the x 'direction (the extraordinary light; polarized light parallel to the plane including the crystal axis) generates a propagation component in the x' direction and is separated from the ordinary light. The light diffracted toward the birefringent crystal plate 31 by the hologram beam splitter 28 is convergent light, and as a result, connects two light spots on the surface of the first photodetector 32. The two light spots are received by different photodetectors (divided photodetectors), and a magneto-optical signal can be obtained by extracting a difference signal between the detected values.

光磁気ディスクの記録状態(磁化の方向)により角度
θの発生向きが変化し、第1の光検出器32の差動出力が
正負に変動する。第1の光検出器32の面上における2つ
の光スポットの分離距離dは、複屈折結晶板31の厚さt
に比例する。複屈折結晶板31の材料としてルチルを用い
た場合にはd=0.1tなる関係が成り立つ。2mmの厚さの
複屈折結晶板31で約200μmのスポット分離が可能であ
り、本目的に対して十分な値が得られる。この図におい
ては複屈折結晶板31と第1の光検出器32とを離して表示
したが、実装時には接着構造にすることが好ましい。
The generation direction of the angle θ changes depending on the recording state (magnetization direction) of the magneto-optical disk, and the differential output of the first photodetector 32 fluctuates between positive and negative. The separation distance d between the two light spots on the surface of the first photodetector 32 is equal to the thickness t of the birefringent crystal plate 31.
Is proportional to When rutile is used as the material of the birefringent crystal plate 31, the relationship of d = 0.1t holds. A spot separation of about 200 μm is possible with a birefringent crystal plate 31 having a thickness of 2 mm, and a value sufficient for this purpose can be obtained. In this figure, the birefringent crystal plate 31 and the first photodetector 32 are shown separated from each other, but it is preferable to adopt an adhesive structure when mounting.

なお、この偏光分離光学系は、従来の1/2波長板と偏
光ビームスプリッタとの組み合わせを利用することもで
きるが複雑となる欠点がある。
This polarization separation optical system can use a combination of a conventional half-wave plate and a polarization beam splitter, but has a disadvantage that it becomes complicated.

第6図は本発明に用いる第1の光検出器の説明図であ
って、第1図,第3図乃至第5図を参照しながら説明す
る。半導体レーザの発振波長は個別にばらつきがあるだ
けでなく、駆動電流、共振器の温度等によって変動す
る。波長が変化する場合、ホログラムビームスプリッタ
28による光の回折方向が変化するため、第1の光検出器
32上に結ばれる光スポットが移動し、また収差の発生に
よりスポット径(図におけるスポットは模式図)も図示
するように変化する。ホログラムビームスプリッタ28面
と第1の光検出器32との距離を約4mm,ホログラムビーム
スプリッタ28上でのビーム直径を約1mm,本発明の複合ビ
ームスプリッタ素子25を戻り光hの中心光軸に対して45
゜傾けて設定し、ホログラムビームスプリッタ28による
一次回折光jがホログラムビームスプリッタ28面に対し
てほぼ垂直に出射するような条件を設定し、半導体レー
ザ1の中心波長を790nm,波長変動を±20nmと想定した。
図中のI〜Vに示すスポット形状はそれぞれ770,780,79
0,800,810nmの波長に対応している。波長が770,810nmの
時、スポット径は最大でx方向に40μmの大きさにな
る。位置の変化は、10nmの波長変動に対してy方向に約
35μm(波長増加時にy軸の正の向きに移動)である。
以上のようなビーム径変化,位置変化が生じても、第1
の光検出器32を図示するように設けるならば光磁気信号
を安定に検出することができる。なお、2つのスポット
の分離距離は約150μm、各光検出器の寸法は約200μm
×100μm、各光検出器の間隔は10μm以上を確保可能
であるが、上述したとおりこの分離距離は十分実現可能
である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a first photodetector used in the present invention, which will be described with reference to FIG. 1, FIG. 3 to FIG. The oscillation wavelength of a semiconductor laser not only varies individually, but also varies depending on a drive current, a resonator temperature, and the like. When wavelength changes, hologram beam splitter
Because the direction of diffraction of the light by 28 changes, the first photodetector
The light spot formed on the spot 32 moves, and the spot diameter (the spot in the figure is a schematic diagram) also changes as shown in FIG. The distance between the surface of the hologram beam splitter 28 and the first photodetector 32 is about 4 mm, the beam diameter on the hologram beam splitter 28 is about 1 mm, and the composite beam splitter element 25 of the present invention is returned to the central optical axis of the return light h. 45 for
゜ The tilt is set, and conditions are set such that the first-order diffracted light j by the hologram beam splitter 28 is emitted almost perpendicularly to the surface of the hologram beam splitter 28, the center wavelength of the semiconductor laser 1 is 790 nm, and the wavelength variation is ± 20 nm. Was assumed.
The spot shapes indicated by I to V in the figure are 770, 780, and 79, respectively.
It corresponds to the wavelength of 0,800,810nm. When the wavelength is 770,810 nm, the spot diameter has a maximum size of 40 μm in the x direction. The change in position is approximately
35 μm (moves in the positive direction of the y-axis when the wavelength increases).
Even if the beam diameter and position change as described above occur, the first
If the photodetector 32 is provided as shown, a magneto-optical signal can be detected stably. The separation distance between the two spots is about 150 μm, and the size of each photodetector is about 200 μm
× 100 μm and the distance between the photodetectors can be 10 μm or more, but this separation distance can be sufficiently realized as described above.

第7図は本発明の第2の実施例を示す図であって、第
4図と異なる点は、光源となる半導体レーザ1から出射
したレーザ光の偏光面を制御する波長板35(例えば1/2
波長板)を設けた点にある。この波長板35の効果は、一
般の半導体レーザでは放射角の小さな光束に偏光成分を
持つが、半波長板により複合ビームスプリッタ素子25へ
の入射平面内でS偏光入射とするための役割を持たせ、
ビームスプリッタの設計を容易ならしめる効果がある。
FIG. 7 is a view showing a second embodiment of the present invention. The difference from FIG. 4 is that a wavelength plate 35 (for example, 1) for controlling the polarization plane of laser light emitted from a semiconductor laser 1 serving as a light source. / 2
(Wave plate). The effect of the wavelength plate 35 is that a general semiconductor laser has a polarization component in a light beam with a small radiation angle, but has a role to make S-polarized light incident on the plane of incidence on the composite beam splitter element 25 by the half-wave plate. Let
This has the effect of facilitating the design of the beam splitter.

第8図は本発明の第3の実施例を示す図であって、第
4図と異なる点は、光源となる半導体レーザ1から出射
したレーザ光で最初に複合ビームスプリッタ素子25を透
過した透過光を検出する第3の光検出器36を設けた点に
ある。この第3の光検出器36の出力には光磁気ディスク
6からの戻り光成分は含まれないので、これを半導体レ
ーザ1のレーザ出力値のパワー制御信号に利用できる。
FIG. 8 is a view showing a third embodiment of the present invention. The difference from FIG. 4 is that laser light emitted from a semiconductor laser 1 serving as a light source is transmitted through a composite beam splitter element 25 first. The point is that a third photodetector 36 for detecting light is provided. Since the output of the third photodetector 36 does not include the return light component from the magneto-optical disk 6, it can be used as a power control signal for the laser output value of the semiconductor laser 1.

第9図は本発明の第4の実施例を示す図であって、第
4図と異なる点は、前記第7図の波長板35と前記第8図
の第3の光検出器36とを共に設けた例を示す。これによ
り半導体レーザ1の装着位置調整の簡易化と、半導体レ
ーザ1のパワー制御用の信号が同一筐体内で得られるこ
とになり、光学ヘッドの機能が増加する効果がある。
FIG. 9 is a view showing a fourth embodiment of the present invention. The difference from FIG. 4 is that the wave plate 35 of FIG. 7 and the third photodetector 36 of FIG. An example in which both are provided is shown. As a result, the adjustment of the mounting position of the semiconductor laser 1 is simplified, and a signal for controlling the power of the semiconductor laser 1 can be obtained in the same housing, which has the effect of increasing the function of the optical head.

第10図は第9図に示した光学ヘッドの光磁気ディスク
6および対物レンズ5を除く各構成部品を、図示するよ
うに少なくともコリメートレンズ2を窓として同一の密
閉筐体37内に組み込み、不活性ガスあるいは乾燥窒素に
よって気密封止することにより小型化を図ったものであ
って、勿論用途によって波長板35あるいは第3の光検出
器36を省略することも可能である。
FIG. 10 shows that the components other than the magneto-optical disk 6 and the objective lens 5 of the optical head shown in FIG. 9 are incorporated in the same closed casing 37 with at least the collimating lens 2 as a window as shown in FIG. The size is reduced by hermetically sealing with active gas or dry nitrogen, and it is of course possible to omit the wave plate 35 or the third photodetector 36 depending on the application.

第11図は第10図に示した構成部品に、半導体レーザ1
のヒートシンク38および従来例に示したようなAPC回路
8,サーボ信号生成回路16および光磁気信号生成回路18と
ID信号生成回路19からなるID,光信号生成回路39a並びに
密閉筐体37の内外を連通接続する接続端子39b等で構成
される電子回路39を付加し、各生成回路を構成する単体
部品毎の気密封止に代えて、全体を気密筐体37内に気密
封止して小型化を図ったものである。
FIG. 11 shows the components shown in FIG.
Heat sink 38 and APC circuit as shown in the conventional example
8, with the servo signal generation circuit 16 and the magneto-optical signal generation circuit 18
An electronic circuit 39 including an ID composed of the ID signal generation circuit 19, a light signal generation circuit 39a, and a connection terminal 39b for connecting the inside and the outside of the closed casing 37 and the like is added. Instead of hermetic sealing, the whole is hermetically sealed in an hermetic housing 37 to reduce the size.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、コリ
メートレンズの焦点距離で制約される空間に、レーザ光
源と、光路分離光学系と、信号検出系とを配置すること
で光磁気ディスク用光学ヘッドが飛躍的に小型、軽量化
される。この結果、装置の小型化を促進するとともに、
例えば対物レンズのみを移動してトラッキングを行うこ
とも容易となり、可動部の専有空間の大幅な小型化と高
速アクセスが可能である。また、使用光学部品の小型化
に際しては、レンズは小型モールド品を、また残りの光
学部品は平板部品を採用しているので加工精度を維持し
つつ、低コスト化を可能にしている効果がある。
As is apparent from the above description, according to the present invention, a laser light source, an optical path separation optical system, and a signal detection system are arranged in a space restricted by the focal length of a collimator lens, thereby making it possible to provide an optical system for a magneto-optical disk. The head is dramatically reduced in size and weight. As a result, while promoting the miniaturization of the device,
For example, it is easy to perform tracking by moving only the objective lens, and it is possible to greatly reduce the size of the space occupied by the movable part and to perform high-speed access. In addition, when miniaturizing the used optical components, the lens uses a small molded product, and the remaining optical components use flat components, so that there is an effect that the cost can be reduced while maintaining the processing accuracy. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成図、 第2図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の作成手順
の一例を示す図、 第3図は本発明の複合ビームスプリッタ素子を用いた光
磁気ディスク用光学ヘッドの構成図、 第4図は本発明の第1の実施例、 第5図は本発明の光磁気信号検出系の斜視図、 第6図は本発明に用いる第1の光検出器の説明図、 第7図は本発明の第2の実施例、 第8図は本発明の第3の実施例、 第9図は本発明の第4の実施例、 第10図は本発明の第5の実施例、 第11図は本発明の第6の実施例、 第12図は従来の光磁気ディスク用光学ヘッドの基本構成
図、 第13図は従来の再生専用の光ディスク用光学ヘッドの基
本構成図を示す。 第1図,第3図,第4図,第7図〜第11図において、1
は半導体レーザ、2はコリメートレンズ、5は対物レン
ズ、6は光磁気ディスク、25は複合ビームスプリッタ素
子、26は平行平面基板、27は多層膜ビームスプリッタ、
28はホログラムビームスプリッタ、29は光磁気信号検出
系、30はサーボ信号検出系、31は複屈折結晶板、32は第
1の光検出器、33は光学平行平板、34は第2の光検出
器、35は波長板、36は第3の光検出器、37は密閉筐体、
39は電子回路、iは光波(ホログラムビームスプリッタ
に対する入射光)、jは一次回折光、kは零次透過光を
それぞれ示す。
FIG. 1 is a configuration diagram of a composite beam splitter element of the present invention, FIG. 2 is a view showing an example of a procedure for producing the composite beam splitter element of the present invention, and FIG. 3 is light using the composite beam splitter element of the present invention. FIG. 4 is a configuration diagram of an optical head for a magnetic disk, FIG. 4 is a first embodiment of the present invention, FIG. 5 is a perspective view of a magneto-optical signal detection system of the present invention, and FIG. 6 is a first light used in the present invention. FIG. 7 is a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a third embodiment of the present invention, FIG. 9 is a fourth embodiment of the present invention, and FIG. Fifth Embodiment of the Invention, FIG. 11 is a sixth embodiment of the present invention, FIG. 12 is a basic configuration diagram of a conventional optical head for a magneto-optical disk, and FIG. 13 is a conventional optical disk for a read-only optical disk. FIG. 2 shows a basic configuration diagram of a head. In FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 7 to FIG.
Is a semiconductor laser, 2 is a collimating lens, 5 is an objective lens, 6 is a magneto-optical disk, 25 is a composite beam splitter element, 26 is a parallel plane substrate, 27 is a multilayer beam splitter,
28 is a hologram beam splitter, 29 is a magneto-optical signal detection system, 30 is a servo signal detection system, 31 is a birefringent crystal plate, 32 is a first photodetector, 33 is an optical parallel plate, and 34 is a second photodetector , 35 is a wave plate, 36 is a third photodetector, 37 is a sealed housing,
39 denotes an electronic circuit, i denotes a light wave (light incident on the hologram beam splitter), j denotes first-order diffracted light, and k denotes zero-order transmitted light.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−184639(JP,A) 特開 平1−250905(JP,A) 特開 平2−218035(JP,A) 実開 平2−96629(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 11/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masayuki Kato 1015 Uedanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A 1-184639 (JP, A) JP-A 1-250905 (JP, A) JP-A-2-21835 (JP, A) JP-A-2-96629 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11B 11/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】透明な平行平面基板の表裏面の一方の面に
多層膜ビームスプリッタを、他方の面にホログラムビー
ムスプリッタをそれぞれ一体的に形成した複合ビームス
プリッタ素子であって、 前記多層膜ビームスプリッタは、該多層膜ビームスプリ
ッタに対する入射光のS偏光成分に対しては60〜70%の
反射率を有し、該入射光のP偏光成分に対してはほぼ10
0%の透過率を有して形成され、 前記ホログラムビームスプリッタは、前記多層膜ビーム
スプリッタ側から斜めに入射する入射光を、該入射光の
偏光状態に対応して一次回折光と零次透過光とに分離す
るように形成されてなることを特徴とする複合ビームス
プリッタ素子。
1. A composite beam splitter device comprising a transparent parallel plane substrate and a hologram beam splitter integrally formed on one surface of the front and back surfaces of a transparent parallel plane substrate and a hologram beam splitter on the other surface, respectively. The splitter has a reflectance of 60 to 70% for the S-polarized component of the incident light to the multilayer beam splitter, and has a reflectance of approximately 10% for the P-polarized component of the incident light.
The hologram beam splitter is formed so as to have a transmittance of 0%, and the hologram beam splitter converts incident light obliquely incident from the multilayer film beam splitter side into first-order diffracted light and zero-order transmitted light in accordance with the polarization state of the incident light. A composite beam splitter element formed to be separated from light.
【請求項2】請求項1記載の複合ビームスプリッタ素子
の多層膜ビームスプリッタの面を、光源となる半導体レ
ーザと、該半導体レーザから出射された発散性光束を受
光して平行光に変換するコリメートレンズとの間で、且
つ前記発散性光束を前記コリメートレンズに反射中継す
る位置に設け、 前記コリメートレンズで平行光に変換された光を光磁気
ディスク上に集光する対物レンズを設けてなり、 前記光磁気ディスクで反射して往路光学系を逆進し、前
記多層膜ビームスプリッタおよび前記平行平面基板を透
過した戻り光を前記ホログラムビームスプリッタにより
分離した前記一次回折光を光磁気信号検出系に、前記零
次透過光をサーボ信号検出系にそれぞれ導くように構成
したことを特徴とする光磁気ディスク用光学ヘッド。
2. A semiconductor laser as a light source and a collimator for receiving a divergent light beam emitted from the semiconductor laser and converting the light into a parallel light on a surface of the multilayer beam splitter of the composite beam splitter element according to claim 1. An objective lens is provided between the lens and the position where the divergent light beam is reflected and relayed to the collimating lens, and the light converted into parallel light by the collimating lens is collected on a magneto-optical disk, The first-order diffracted light reflected by the magneto-optical disk and traveling backward through the forward optical system, and the return light transmitted through the multilayer film splitter and the parallel plane substrate is separated by the hologram beam splitter into a magneto-optical signal detection system. An optical head for a magneto-optical disk, wherein the zero-order transmitted light is guided to a servo signal detection system.
【請求項3】前記半導体レーザと、前記多層膜ビームス
プリッタとの間に前記半導体レーザの出射光の偏光面を
制御する波長板を挿入したことを特徴とする請求項2記
載の光磁気ディスク用光学ヘッド。
3. A magneto-optical disk drive according to claim 2, wherein a wave plate for controlling a polarization plane of light emitted from said semiconductor laser is inserted between said semiconductor laser and said multilayer beam splitter. Optical head.
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