JPH02264917A - 複合光学部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 複合機能素子として作用する複合光学部品に関し、 光学的機能膜と、これを両側から挟持するように密着し
た２つの光学プリズムとからなる光学部品の機能の向上
を目的として、 ２つの性質の異なる光学プリズム（１，’２）の間に、
１枚以上の光学的機能膜（３）を挟んで一体に形成し、
色収差補正機能と、光ビーム整形機能と、その他さらに
１つ以上の光学的機能との組み合わせからなる複合光学
機能を持たせるように複合光学部品を構成する。

〔産業上の利用分野） 本発明は複合光学機能を有する光学部品の改良に関する
。

近年、通信システム、情報処理・ＯＡ装置などに光技術
の導入がますます活発になってきた。

例えば、レーザ光を用いて情報の記録・再生・消去を行
う光デイスク装置およびその記録媒体である光ディスク
の発達は目覚ましく、民生用のコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）を始めとし、パソコン用のＲＯＭ媒体としてＣＤ−
ＲＯＭが広く普及してきた。

また、ＯＡ機器その他の情報関連機器用の大容量記憶装
置としても光デイスク装置への期待がますます高まって
いる。とくに書換え可能な光磁気ディスク装置は、ファ
イルメモリとして現在量も多く使用されている磁気ディ
スク装置のさらに大容量領域をカバーする本命として開
発が進められている。

以上のような光応用装置には、各種の光学部品が使用さ
れており、たとえば、ビーム形状変更プリズム、色収差
補正プリズム、ビームスプリッタ。

位相子などがよく知られているが、何れも高機能化と小
形化が強く求められている。

〔従来の技術〕

たとえば、書換え可能な光磁気ディスク装置用の光源と
して使用される半導体レーザのビーム形状は、一般に長
円形をなしており、そのま−では使用できないので、半
導体レーザを出射したところで光ビーム整形プリズムに
より、はヌ゛円形に直して光磁気ディスク媒体に照射す
るようにしている。

光磁気ディスクの読み出しと書込みに要するレーザ光の
強度は同一ではな（、通常、書込みの場合には読み出し
の時より数倍大きい光強度が必要である。このため、読
み出しと書込みとで別々の半導体レーザを用いる、いわ
ゆる、２ビーム型光ヘツドが使用されてきた。

しかし、この場合、光学系が複雑になり寸法も大きく価
格も高くなるので、半導体レーザを１つで済ませる、い
わゆる、１ビーム型光ヘツドが試みられている。すなわ
ち、書込みの時は読み出しの時よりも、半導体レーザの
注入電流を増加させて、レーザ出力を増やそうとするの
であるが、この時、レーザ素子温度の上昇などのために
発振波長が変化しがちである。発振波長が変化するとビ
ーム整形プリズムの波長分散により、レーザビームの光
磁気ディスク面での合焦位置がずれてしまう。

たとえば、媒体上で数μｍのずれが生じる場合があり、
その場合には光スポットが２〜３トラック分も瞬間的に
ジャンプすることになり、機械的に追随不可能となる。

このために、半導体レーザの発振波長が変動しても、ビ
ーム整形プリズムで波長分散が生じないように、性質が
異なる２つのプリズムを組み合わせて、いわゆる、色収
差補正機能を付与したビーム整形プリズムが使用される
ようになってきた。

第３図は色収差補正・ビーム整形プリズムと個別光学部
品を組み合わせた光学系の従来例の図である。図中、１
００は色収差補正機能付光ビーム整形プリズムで、性質
の異なる２つの光学プリズム（１，２）を光学接着材で
接着したものである。

１１０は偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）でＰ偏光は透
過し、Ｓ偏光は反射する。１３０は１ノ４波長板である
。

同図（イ）は色収差補正機能付光ビーム整形プリズム１
００と偏光ビームスプリッタ１１０を組み合わせて使う
場合で、後で詳しく述べるように光磁気ディスク用光ヘ
ッドに使用される。いま、半導体レーザから斜線で示し
たような楕円形のＰ偏光ビームが■から光学プリズム１
に入射すると、波長がλ、からλ２に変わると波長分散
が起こり、矢印で示したように２つの異なる光路をとる
。しかし、光学プリズム１とは材質および頂角が異なる
光学プリズム２によって、色収差補正を受は両光路は平
行になり、光路に直角な出射面を出た両光■および［相
］は平行、かつ、ビーム整形を受けて、同じく斜線で示
した円形になるように設計されている。この場合の両光
の平行偏倚はごく僅かであり実用上殆ど問題にならない
。

以上が色収差補正プリズムの作用であるが、煩雑を避け
るため、以後の光路には［相］の記載は全て省略した。

前記■の円形ビームは偏光ビームスブリツタ１１０の入
射ボート■から入射すると、Ｐ偏光なのでそのま＼透過
し透過光■となる。もし、その光がこ−には記載してな
い光磁気ディスク面で反射して戻ってくると、そのＳ偏
光成分■は偏光ビームスプリッタ１１０で反射されて円
形ビーム■として出射する。

同図（ロ）は上述の（イ）の構成に１／４波長板１３０
を追加したもので、１／４波長板１３０により直線偏光
■は円偏光■となって透過し、たとえば、こ〜では記載
してない相転移型光ディスクで反射された戻り光■は１
／４波長板１３０を透過して、再び直線偏光■となり、
偏光ビームスプリッタ１１０に入射光［相］として入射
し、こ＼で反射されて出射光■となる。この光学系を使
用した光ヘッドは、もう一つの書換え可能型の光ディス
クとして期待されている相転移型光ディスク用光ヘッド
として使用されている。

第４図は従来の光磁気ディスク用光ヘッドの光学系の構
成の一例を示す図で、第３図（イ）の２つの光学部品の
具体的な応用例を示したものである。なお、破線の枠内
が光ヘッドの光学系である。

半導体レーザ１５から出た楕円形の光ビームは、コリメ
ータ用の１７１１９５色収差補正機能付光ビーム整形プ
リズム１００を通って円形ビームとなり、偏光ビームス
プリッタ１２゛１対物レンズ２０で集光されて光磁気デ
ィスク１０の面上で焦点を結び、カー回転を受けて、す
なわち、記録情報を載せて反射され、偏光ビームスプリ
ッタ１２”で反射された光は、偏光ビームスプリッタ１
１で透過光と反射光に分離される。

透過光経路に沿ってフォトディテクタ１８までがフォー
カスエラー検出系またはトラッキングエラー検出系であ
る。

一方、反射光経路に沿って信号検出系が配置されており
、ｌ／２波長板１３を回転し信号光の偏光方向を回転さ
せ、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１６．１７で検出される信号は、偏光ビ
ームスプリッタ１２での反射と透過の関係、すなわち、
Ｓ波とＰ波の関係にあるので逆相の関係になっており、
差動検出により同相のノイズを除去してＳ／Ｎを太き（
できるようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光学部品、たとえば上記の色収差補正機能付光ビ
ーム整形プリズムや、偏光ビームスプリンタ、あるいは
、１／２波長板または１／４波長板のような各種波長板
は、多くは上に述べたように１つの機能を１つの部品で
実現する高価な個別光学部品である。

したがって、これらの個別光学部品を使用して光学系を
構成する場合、部品数が多くなり、また必然的に大形で
重く、人出射面が多いので光学部品の外面で生じる波面
収差も大きくなり、かつ光軸合わせなど難しい作業が必
要であった。

最近の光応用装置は小型化を必要とするものが多く、と
くに光ディスク装麿は高密度化・高速度化への要請から
、光ヘッドの小型・軽量化が強く求められており、それ
に使用される光学部品の高機能化という問題がクローズ
アップされ、その解決が必要であった。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、上記の課題は、２つの性質の異なる光学プリ
ズム１および２の間に、１枚以上の光学的機能膜３を挟
んで一体に形成し、色収差補正機能と、光ビーム整形機
能と、その他さらに１つ以上の光学的機能との組み合わ
せからなる複合光学機能を持たせるように光学部品を構
成することによって解決することができる。

〔作用〕

２つの性質の異なる光学プリズムで構成される色収差補
正機能付光ビーム整形プリズムの光学プリズムの間に、
１枚以上の光学的機能膜、たとえば、偏光ビームスプリ
ッタ、あるいは、１／２波長板または１／４波長板とし
て機能する膜を挟んで一体に構成しであるので、１つの
光学部品で少なくとも２つ以上の従来の個別光学部品の
働きをすることができるのである。

また、必然的に空気との光学界面が減少するので波面収
差が減少し、光学系全体の性能・品質が向上する。

さらに、部品点数の削減に伴って、小型・軽量化が可能
になる。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明する図で、同図（イ）は光
学的機能膜が１枚の例、同図（ロ）は光学的機能１摸が
２枚の例である。

光学プリズムｌとしてはボロシリケートクラウンガラス
系の光学ガラスＢＫ７を使用し、光学プリズム２として
はフリントガラス系の光学ガラスＦ２を使用する。光学
プリズム２の頂角は９０°とし、両底角θ、θ２は共に
４５″　とした。

光学プリズム２の角度をこのように設定し、光学プリズ
ム２の出射光■が出射面と直角に出射するようにした。

このようにすることによって、逆に直角に入射する光は
偏光ビームスプリッタ膜で直角に反射され、さらに、プ
リズム面に直角な出射光■となる。したがって、偏光ビ
ームスプリッタあるいはビームスプリッタとして、何の
違和感もなく光学系の一部品として使用することができ
る。

光学的機能膜３ａとしては、偏光ビームスプリッタの機
能を持つように、ＳｉＯ□Ｔｉ０１．Ａ１ｇ０３１Ｍｇ
Ｆなどからなる誘電体多層１漠を蒸着あるいはスパッタ
リング法で光学プリズムｌまたは２の何れかの面上に被
着し、同図（イ）の場合は残ったもう一方の光学プリズ
ムを光学接着材を用いて接着固定した。

同図（ロ）の光学的機能膜が２枚の場合には、光学的機
能Ｊｌｉ３ｂとして、水晶のＣ軸すなわち光軸の方向が
膜面内にあるように結晶面をカットし、所定の厚さに研
磨して１７４波長板とした。これを前記誘電体多層膜を
被着した一方の光学プリズムと、もう一方の光学プリズ
ムとで挟み光学接着材で接着固定した。

第２図は本発明実施例の光磁気ディスク用光ヘッドへの
応用例を示す図で、複合光学部品３０が本発明実施例部
品である。破線で示した枠内が光ヘッドの光学系である
。

前に述べた第４図の従来の光学系の構成例と機能的には
同様であるが、色収差補正機能付光ビーム整形プリズム
１００と偏光ビームスプリッタ１２の２つの光学部品を
、１つの複合光学部品３０で置き換えており、これによ
って、部品点数を１個減少させ、光ヘッドを小型かつ軽
量化させている。

第１図（ロ）の光学的機能膜が２枚のもの一応用例は、
こ＼に詳細には述べないが、たとえば、書換え可能な相
転移型光ディスク用光ヘッドの光学系に通用することが
できる。この場合には、色収差補正機能付光ビーム整形
プリズム、偏光ビームスプリッタおよびｌ／４波長板の
３つの光学部品を、１つの本発明による複合光学部品で
置き換えることができ、部品点数が２個削減されるので
、さらに大きな効果が得られる。

なお、上記実施例では光学プリズムの材質として、光学
ガラスＢＫ７と光学ガラスＦ２の組み合わせの例を示し
たが、その他の材質の透明材料を適宜組み合わせて、本
発明の機能を持たせてもよいことは言うまでもない。各
光学・プリズムのそれぞれの角度は材料特性に応じて最
適に決めることは容易にできる。

また、光学的機能膜も１枚あるいは２枚でなく、３枚以
上にしてより多機能化し、より一層の小型・軽量化を図
ることができる。光学的機能膜の材料も本発明の趣旨に
沿って他の材料を使用して、よいことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による複合光学部品は１個
の部品で、色収差補正機能と、光ビーム整形機能と、そ
の他さらに１つ以上の相異なる複数の機能を有する光学
部品として作用するので、各種の光応用デバイス、とく
に光磁気ディスク用光ヘッドや相転移型光ディスク用光
ヘッドの小型・軽量化に寄与するところが極めて大きい
。

【図面の簡単な説明】

ラドへの応用例を示す図、 第３図は色収差補正機能付光ビーム整形プリズムに個別
光学部品を組み合わせた光学系の従来例の図、 第４図は従来の光磁気ディスク用光ヘッドの光学系の構
成の一例を示す図である。 図において、 ｌおよび２は光学プリズム、 ３　（３ａ、３ｂ）は光学的機能膜、 １０は光磁気ディスク、 １１、１２．１３０は偏光ビームスプリッタ、１３は１
７２波長板、 １４はミラー １５は半導体レーザ、 １６、１７．１８はフォトディテクタタ、１９．２０，
２１．２２はレンズ、 ３０は本発明の複合光学部品、 １００は色収差補正機能付光ビーム整形プリ１３０は１
７４波長板である。 ズム、 （イ）光学的４１曳３イ聞トノ４ル５す７クリ（０）え
佳的槻宜とル東Ｊぐ２木針のＡ多１１率２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２つの性質の異なる光学プリズム（１、２）の間に、１
   枚以上の光学的機能膜（３）を挟んで一体に形成し、色
   収差補正機能と、光ビーム整形機能と、その他さらに１
   つ以上の光学的機能との組み合わせからなる複合光学機
   能を持たせたことを特徴とする複合光学部品。