JPH0413256A - Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using same - Google Patents

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

Info

Publication number
JPH0413256A
JPH0413256A JP11462890A JP11462890A JPH0413256A JP H0413256 A JPH0413256 A JP H0413256A JP 11462890 A JP11462890 A JP 11462890A JP 11462890 A JP11462890 A JP 11462890A JP H0413256 A JPH0413256 A JP H0413256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
beam splitter
magneto
optical disk
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11462890A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3003160B2 (en
Inventor
Fumitaka Abe
文隆 安部
Akihiko Makita
昭彦 蒔田
Nobuhiro Fukushima
暢洋 福島
Masayuki Kato
雅之 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2114628A priority Critical patent/JP3003160B2/en
Publication of JPH0413256A publication Critical patent/JPH0413256A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3003160B2 publication Critical patent/JP3003160B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To reduce the size and weight of the optical head for magneto-optical disks by disposing a laser beam source, an optical system for separating optical paths and a signal detecting system in the space to be restricted by the focal length of a collimating lens. CONSTITUTION:The optical system for separating the optical paths, a magneto- optical signal detecting system and the servo-signal detecting system are provided in the space from a semiconductor laser 1 to a collimating lens 2 in order to commonly use the collimating lens 2 as the condenser lens of the optical system of the backward path. The size of the optical head for magneto- optical disks is, therefore, reduced. All of the composite beam splitter element 25, a double refractive crystal plate 31 and optical parallel flat plates 33 for correcting aberrations are formed of parallel flat plates. The need for polishing required for determining an angle of high accuracy like the prism of the optical system is eliminated in this way and the production with high accuracy is facilitated even if the size of the parts is reduced. Hermetic sealing of gas integrally in a hermetic housing is executed and the miniaturization is further promoted. The access time is thereby shortened.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔目 次〕 概要\ 産業上の利用分野 従来の技術(第12図) 従来の技術(第13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 作用 実施例 複合素子の構成 複合素子の作成手順説明 光学ヘッドの構成 第1の実施例 光磁気信号検出系の説明 第1の光検出器の説明 第2の実施例 第3の実施例 第4の実施例 第5の実施例 第6の実施例 (第1図) (第2図) (第3図) (第4図) (第5図) (第6図) (第7図) (第8図) (第9図) (第10図) (第1)図) 6頁 7頁 8頁 12頁 13頁 14頁 17頁 17頁 18頁 20頁 21頁 23頁 25頁 28頁 30頁 30頁 31頁 31頁 31頁 発明の効果 〔table of contents〕 overview\ Industrial applications Conventional technology (Figure 12) Conventional technology (Figure 13) Problems that the invention aims to solve Means to solve problems action Example Composition of composite element Explanation of steps for creating composite elements Optical head configuration First example Description of magneto-optical signal detection system Description of the first photodetector Second embodiment Third embodiment Fourth example Fifth embodiment Sixth example (Figure 1) (Figure 2) (Figure 3) (Figure 4) (Figure 5) (Figure 6) (Figure 7) (Figure 8) (Figure 9) (Figure 10) (Figure 1) 6 pages 7 pages 8 pages 12 pages 13 pages 14 pages 17 pages 17 pages 18 pages 20 pages 21 pages 23 pages 25 pages 28 pages 30 pages 30 pages page 31 page 31 page 31 Effect of the invention

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

32頁 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トおよび気密封止
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対向面の一方の
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。 〔産業上の利用分野〕 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。 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。 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。 〔従来の技術〕 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。 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。 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である一定の割合
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側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
 Power 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
により側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。 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。 次に信号検出系9の構成要素の符号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、1)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1)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
光レンス、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1)の透過光によりフォーカスエラー信号、トラ
ックエラ−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1)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14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。 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。 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。 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、この光学へ、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2
1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22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。 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をキューリ点温
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、−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。 〔発明が解決しようとする課題〕 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1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位縮小するこ
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
。 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
期間保証するために、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か、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。 更に、光学ヘッドに必要な回路部品の大きさも問題とな
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。 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ト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。 〔課題を解決するための手段〕 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1)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
、光の高利用効果と偏光状態を維持しながら部品の複合
化、単純化を図る。 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。 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2
6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
過光にはサーボ信号の検出用に利用し、光学平行平板3
3を介して収差を補正しながら収束検出する。 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ができ、密
閉筐体37に一体的に組み込み、不活性ガス等を気密封
止した構成にできる。 〔作 用〕 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l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。 〔実施例〕 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。 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2
5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。 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。 ホロ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と零次透過光にと
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にも同様に
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。 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1)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
、前記零次透過光にはサーボ信号検出系にそれぞれ利用
できる。 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−船釣
な光学ガラスBK/7厚み0.51)1m)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4
0〜30%)が得られるように、二酸化チタンTi0z
および二酸化珪素SiO□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■においては、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。 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l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。 この配置に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
・ツタ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
にとに偏光分離される。 この一次回折光jと零次透過光に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。 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28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
透過光には、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
。 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3
2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。 例えば、方解石やルチルのような車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。 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
般的なりK7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
ラー信号の検出はプッシュプル法が適用できる。 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2
8上にとったX、Y座標系(y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。 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性の信号光を複屈折
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。 ホログラムビームスプリッタ28の面に構成されたy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
向途上に座標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’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y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。 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y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3
2上(この図では座標x、yの原点)に到達する。 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。 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。2
mmの厚さの複屈折結晶板31で約200−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。 なお、この偏光分離光学系は、従来の1/2波長板と偏
光ビームスブリック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。 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3
2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・7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を戻り光りの
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
 、波長変動を主20n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, 790,
 800, 810nmの波長に対応している。波長が
770. 810nmO時、スポット径は最大でX方向
に40−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35Jm(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
2伎置変化が生じても、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150 
tm+、各光検出器の寸法は約200−X 100−1
各光検出器の間隔は10−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。 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。 第8図は本発明の第3の実施例を示す図であって、第4
回と異なる点は、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。 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l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。 第10回は第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。 第1)図は第10図に示した構成部品に、半導体レーザ
lのヒートシンク38および従来例に示したようなAP
C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。 〔発明の効果〕 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・7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。
Page 32, page 33 [Summary] Regarding magneto-optical disk devices, particularly regarding miniaturized optical heads for magneto-optical disks, it is possible to combine and simplify optical elements while maintaining high light utilization efficiency and polarization state. The purpose of the present invention is to provide a composite beam splitter element, a miniaturized optical head using the element, and a hermetically sealed optical head for a magneto-optical disk. A multilayer beam splitter is integrated on one side of the transparent parallel plane substrate and a hologram beam splitter is integrated on the other side between the collimating lens that receives the divergent light beam and converts it into parallel light. A surface of the multilayer beam splitter of the composite beam splitter element formed in is provided at a position to reflect and relay the diverging light flux to the collimating lens, and converges the parallel light converted by the collimating lens onto the magneto-optical disk. An objective lens is provided, and the first-order diffracted light is reflected by the magneto-optical disk and travels backward through the outgoing optical system, and the returned light that has passed through the multilayer beam splitter and the parallel plane substrate is separated by the hologram beam splitter. The signal detection system is configured to use the zero-order transmitted light for the servo signal detection system. [Industrial Field of Application] The present invention relates to a magneto-optical disk device, and particularly to a miniaturized optical head for a magneto-optical disk. Magneto-optical disk devices are attracting attention as external storage devices for computers because they can rewrite extremely large amounts of information.
It is popular in the field of small computers. In order to use this magneto-optical disk device in a wider range of fields, it is desired to make the device smaller and thinner, and to improve cost performance (high-speed access, high-speed transfer, and lower cost). Smaller and lighter optical heads are essential for making devices smaller and thinner and improving cost and performance. This is because miniaturization of the optical head reduces the space occupied by the optical head within the device (including the access range), which facilitates miniaturization of the device. Further, the purpose of reducing the weight of the optical head is to reduce the energy required to move the optical head and enable high-speed access (movement). [Prior Art] FIG. 12 shows a basic configuration diagram of a conventional optical head for a magneto-optical disk. Optical heads for magneto-optical disks use the Kerr effect, a polarization characteristic of light, to read information recorded on the medium. preservation) is particularly important. The components are shown below. 1 is a semiconductor laser that serves as a light source, 2 is a collimating lens that converts the diverging laser beam with an elliptical pattern emitted from the light source into parallel laser beam, and 3 is a collimator lens that converts the elliptical parallel laser beam into circular parallel laser beam. 4 is a polarized beam that transmits or reflects incident parallel light at a certain rate depending on the difference in polarization plane, and separates the optical path of transmitted light and reflected light while maintaining the polarization state. A splitter 5 is an objective lens that focuses the laser beam transmitted through the polarizing beam splitter 4 onto the medium surface of a magneto-optical disk 6 (to be described later) close to the diffraction limit, and 6 is a magneto-optical recording medium that records and holds information in the direction of magnetization. The deposited magneto-optical disk, 7 is a photodetector for detecting the amount of parallel laser light emitted from the beam shaping prism 3 and guided to the side optical path by reflection at the polarizing beam splitter 4; An auto power controller (Auto power controller) is used to control the power of the semiconductor laser 1 to a predetermined value based on the value.
A power controller (hereinafter abbreviated as APC circuit 8), 9 is reflected by the magneto-optical disk 6, returns to the polarizing beam splitter 4 via the objective lens 5, and generates a focus error signal and a track from the separated light guided to the side optical path by reflection. This is a signal detection system that detects light spot control signals (hereinafter collectively referred to as servo signals) such as error signals, magneto-optical signals, and ID (preformat) signals. There are various methods for the signal detection system 9, but in this example, the astigmatism method is used to detect the focus error signal. A push-pull method is used to detect the track error signal, a method using a 1/2 wavelength plate and a polarizing beam splitter is used to detect the magneto-optical signal, and a method using the total amount of light incident on the signal detection system 9 is used to detect the ID signal. are doing. Since the principle of detection of each signal has no direct relation to the present invention, detailed explanation will be omitted. Next, the components 10-19 of the signal detection system 9 will be explained. 10 is a half-wave plate that rotates the polarization plane of the light incident on the signal detection system 9 by about 45 degrees; 1) is a polarizing beam splitter that separates the incident light according to its polarization state in order to detect a magneto-optical signal; 13 is a cylindrical lens for focusing error signal detection (astigmatism method); 14 is polarizing beam splitter 1; ) A split photodetector that detects a focus error signal, a track error signal, a magneto-optical signal, and a part of the ID signal using transmitted light (only the photodetector is shown in a plan view)
, 15 is a photodetector that detects a part of the magneto-optical signal and the ID signal by the reflected light from the polarizing beam splitter 1), and 16 is a servo signal generation circuit that generates from a combination of the difference signals of the outputs of the split photodetector 14. It is composed of a focus error signal generation circuit 16a and a track error signal generation circuit 16b. 18 is a magneto-optical signal generating circuit that generates a magneto-optical signal from each output signal of the 4-split photodetector 14 and the photodetector 15; 19 is a circuit that generates an ID signal from each output signal of the 4-split photodetector 14 and the photodetector 15; This is an ID signal generation circuit that generates an ID signal. Note that the APC circuit 8 and each signal generation circuit 16, 18,
Each of the 19 electronic circuits may not be included in the optical head and may be provided separately from the optical head. In the above explanation, the optical system existing in the optical path from the semiconductor laser 1 of the light source to the magneto-optical disk 6 is referred to as the outgoing optical system, and the optical system existing in the optical path of the reflected light reflected by the magneto-optical disk 6 is referred to as the incoming optical system. It is called a system. FIG. 13 shows a basic configuration diagram of a conventional read-only optical head for an optical disc. In the figure, this optical system includes a semiconductor laser 20 serving as a light source, and an objective lens 2 that focuses the light emitted from the semiconductor laser 20 onto a read-only medium 22.
1, a beam splitter 23 provided between the semiconductor laser 20 and the objective lens 21 to split the optical path, and a split photodetector that detects the signal light split by the beam splitter 23 using reflected light from the read-only medium 22. It consists of 24. With the configuration of such a read-only optical head for an 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 there is no need for a magneto-optical recording (erasing) operation that heats the read-only medium 22 above the Curie point temperature, the optical power irradiated to the read-only medium 22 may be small, and an optical system with extremely reduced optical efficiency can be used. It becomes. Furthermore, the polarization state of the light beam, which is essential for reproducing magneto-optical signals, does not need to be taken into consideration, so it can be configured with a very simple circuit that does not have the function of maintaining the polarization state or separating polarized light. . [Problems to be Solved by the Invention] An optical head for a conventional magneto-optical disk device is composed of many optical parts that share functions. Due to the large number of parts, parts management, one assembly, and adjustment man-hours and installation space are increased, resulting in high cost and large size. In particular, the increase in size is a cause of impediments to shortening the access time of the optical head. As a means of reducing the size of the optical head, it is conceivable to reduce the phase of the optical system as shown in the example of FIG. 12. However, although this method makes it possible to reduce the size and weight, it poses a problem in terms of cost. This is because, in general, reducing the dimensions of an optical component without reducing its precision requires stricter processing conditions and increases manufacturing costs. In addition, among the optical head components, each photodetector and other photoelectric conversion function elements are treated with an inert gas or dry nitrogen gas for each element in order to increase its environmental resistance and guarantee its function for a long period of time. Either hermetic sealing is carried out by air-tight sealing, or solid sealing is carried out by resin molding, and these sealing parts are a drawback that hinders the miniaturization of optical heads. Furthermore, the size of the circuit components required for the optical head is also an issue, and there is a method of directly mounting an IC bare chip inside the optical head for the purpose of miniaturization. Hermetic sealing is essential. The present invention was created in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional technology.
The present invention aims to provide a composite beam splitter element that can be simplified, a miniaturized optical head using the element, and a hermetically sealed optical head for a magneto-optical disk. [Means for solving the problem] FIG. 1 is a block diagram of a composite beam splitter element of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram of an optical head for a magneto-optical disk using the composite beam splitter element, and FIG. 4 and FIGS. 7 to 1) show first to sixth embodiments of the present invention, respectively. In the present invention, the structure is as simple as the conventional read-only optical head, and as a means of reducing the number of parts of the optical head in order to realize an optical head for magneto-optical recording and playback, the present invention has a high light utilization effect and a polarization state. Composite and simplify parts while maintaining First, we aim to make the lens system more complex. In optical heads for playback-only optical discs, the return optical system converges the reflected light (return light) from the optical disc using an objective lens, and uses this convergent light to detect servo signals and magneto-optical signals. In order to utilize this method in an optical head for a magneto-optical disk, the collimator lens 2 having a similar function in the forward optical system is used to form convergent light in the backward optical system, thereby constructing an optical head for a magneto-optical disk. Next, the magneto-optical signal detection system and the servo signal detection system are constructed from flat optical elements that are simple in shape and easy to implement. A multilayer beam splitter 27 and a hologram beam splitter 28 combine a beam splitter function for switching between forward and return paths and a signal light separation function for signal detection.
A composite beam splitter element 25 is used in which a plurality of beam splitters are formed on each surface of a single transparent parallel plane substrate 26. Also,
The parallel plane substrate 2 is connected to the hologram beam splitter 28.
The first-order diffracted light j that has been corrected and separated by the aberrations associated with the 6-transmission is used for detecting a magneto-optical signal, and the polarization separation for the detection is configured by a birefringent crystal plate 31 in the form of a parallel plate. Furthermore, the zero-order transmitted light that has passed through the hologram beam splitter 28 is used for detecting servo signals, and the optical parallel plate 3
3, convergence detection is performed while correcting aberrations. The optical head configured in this manner further includes a wavelength plate 35 that facilitates adjustment of the polarization direction of the emitted light f of the semiconductor laser 1. Alternatively, it is also possible to add a third photodetector 36, etc. used for power control of the emitted light of the semiconductor laser 1, and the combination and dual-purpose effect allows for miniaturization, and it can be integrated into the sealed casing 37. , an inert gas, etc. can be hermetically sealed. [Function] In order to use the collimating lens 2 as a condensing lens for the return optical system, 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 from the semiconductor laser l to the collimating lens 2. This makes it possible to dramatically reduce the size of the optical head for a magneto-optical disk. -This uses diverging and converging light fluxes, so the diameter of the light flux becomes smaller.
This is because the size of the optical components used becomes smaller. Since the composite beam splitter element 25, the birefringent crystal plate 31, and the optical parallel plate 33 for aberration correction are all made of parallel plates, there is no need for polishing that requires highly accurate angle adjustment as with prisms in conventional optical systems. Even if the component size is reduced, it is easy to manufacture while maintaining precision, and by integrally sealing the airtight housing 37 with gas, miniaturization is further promoted and the access time can be shortened. [Examples] Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that, in order to make the explanation of the configuration and operation easier to understand, the same parts are given the same reference numerals throughout all the figures, and repeated explanation thereof will be omitted. FIG. 1 shows a configuration diagram of a composite beam splitter element of the present invention. In the figure, 25 is the composite beam splitter element 2
5, a parallel plane substrate 26 that is transparent to the wavelength of light to be used, a multilayer beam splitter 27 formed on one of the two opposing surfaces of the parallel plane substrate 26, and a multilayer beam splitter 27 formed on the other side. The formed hologram beam splitter 28 has a three-layer structure. In this composite beam splitter element 25, the S-polarized component has a reflectance of 60 to 70% with respect to the incident light f (for example, the emitted light of a semiconductor laser) obliquely incident on the surface of the multilayer beam splitter 27. It is preferable to form it so that it has approximately 100% transmittance for the P-polarized component of incident light. Reflected light g and transmitted light m are generated at the above ratio in accordance with the polarization state of incident light f. The reflected light g is irradiated onto the magneto-optical disk through an objective lens (not shown), and the light wave (return light) h reflected by the magneto-optical disk is sent to the multilayer beam splitter 27 and the parallel plane substrate according to its polarization state. Almost 100% of the P-polarized light component and 40 to 30% of the S-polarized light component are transmitted diagonally through the hologram beam splitter 26 as incident light i. The incident light i to the hologram beam splitter 28 is
The light is separated into a first-order diffracted light j and a zero-order transmitted light according to its polarization state, but as a result of being transmitted obliquely through the parallel plane substrate 26, it has aberrations. Therefore, the hologram beam splitter 28 has a function (wavefront conversion function, essentially a lattice pattern distribution). Furthermore, the zero-order transmitted light that is transmitted through the hologram beam splitter 28 without being diffracted also has aberrations due to its transmission through the parallel plane substrate 26, but this can be corrected by the optical system described later. The composite beam splitter element 25 configured in this manner is similar to the polarizing beam splitter 4 of the conventional configuration shown in FIG.
It has most of the combined functions of the 1/2 wavelength plate 10 and the polarizing beam splitter 1), and is a complex and simplified element, and the first-order diffracted light j is sent to the magneto-optical signal detection system as described above. The zero-order transmitted light can be used in a servo signal detection system. FIG. 2 is a diagram showing an example of a procedure for manufacturing a composite beam splitter element of the present invention. Although holograms can be created either in the surface texture type or the volume type, in consideration of mass production, it is preferable to copy the surface texture type by stamping. As for the procedure for integrally forming the multilayer film on the same flat plate, first, in Step 2, a multilayer film beam splitter is placed on one side of the transparent parallel plane substrate 26 (for example, 1 m of optical glass BK/7 thickness 0.51). 27 to the required transmittance (nearly 100% for P polarization component: 4 for S polarization component)
titanium dioxide TiOz
A multilayer film of silicon dioxide, SiO□, etc. is alternately formed by vapor deposition means. In step (2), a protective film 27a is formed using photoresist or the like to prevent damage in subsequent processes. In step ■, the previously set aberration (
A hologram pattern with a lattice stripe distribution designed using a computer in order to correct the lattice pattern (including the allowance) is formed on the surface opposite to the multilayer beam splitter 27 by a photopolymer method, etc., and the protective film 27a is removed in step (2). to form a composite beam splitter. FIG. 3 is a block diagram of an optical head for a magneto-optical disk using the composite beam splitter element of the present invention. In the figure, between a semiconductor laser 1 serving as a light source and a collimating lens 2 that receives a diverging luminous flux emitted from the semiconductor laser 1 and converting it into parallel light, the diverging luminous flux is reflected to the collimating lens 2. A composite beam splitter element 25 having the surface of the multilayer beam splitter 27 set at the relay position is provided. With this arrangement, 60 to 70% of the S-polarized light component included in the diverging light beam is reflected, and after being converted into parallel light by the collimating lens 2, it is passed through the objective lens 5 to the magneto-optical disk 6.
The reflected light, which includes a polarized component due to Kerr rotation generated when reflecting on the magneto-optical disk 6, travels backward through the outgoing optical system and returns to the surface of the multilayer beam splitter 27. Depending on the polarization state of the light, the light passes obliquely through the multilayer beam splitter 27 and the parallel plane substrate 26 and reaches the surface of the hologram beam splitter 28 . Here, the returned light is polarized and separated into first-order diffracted light j and zero-order transmitted light in accordance with the polarization state of the returned light. In the process of obtaining the first-order diffracted light j and the zero-order transmitted light, the composite beam splitter element 25 is used to directly use the diverging light emitted from the semiconductor laser 1 and the convergent light converged by the collimating lens 2. As a result of the polarization separation, the collimator lens 2 can be used also as a condensing lens for the return path optical system, and the diameter of the light beam is reduced, which has the advantage that the size of the optical components used can be reduced. The returned light containing the polarization component due to the Kerr rotation has its Kerr rotation component enhanced by transmission through the multilayer beam splitter 27 (with polarization dependence), and the polarization direction of the incident light i is the main diffraction direction of the hologram beam splitter 28. It forms an angle with respect to the direction perpendicular to the plane (defined by the plane formed by the incident light i and the first-order diffracted light j). Therefore, the returned light has an S component and a P component for the hologram beam splitter 28. The hologram beam splitter 28 is S
. First-order diffracted light j is generated with appropriate efficiency for both P polarized light components, and is incident on the magneto-optical signal detection system 29. The zero-order transmitted light that is transmitted through the hologram beam splitter 28 without being diffracted can be incident on the servo signal detection system 30 to detect respective signals. Since each signal detection system uses convergent light as it is, the diameter of the light beam becomes small, which has the advantage that the size of the optical components used can be reduced. FIG. 4 shows a first embodiment of the invention. In the figure, the 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 a first photodetector that receives and detects the transmitted light that has passed through the birefringent crystal plate 31. Vessel 3
2, and the servo signal detection system 30 is composed of an optical parallel plate 33 that receives and transmits the zero-order transmitted light k, and a second photodetector 34 that detects the transmitted light of the optical parallel plate 33. There is. For example, if an axle crystal such as calcite or rutile is placed such that its optical axis (crystal axis) is at an angle of approximately 45″ to the direction of travel of the incident light beam, the plane of polarization will change to the polarization component (abnormal The direction of propagation in the crystal differs between the polarized light component (light component) and the polarized light component (ordinary light component) with a plane of polarization perpendicular to it, and the position of the focal point shifts.The birefringent crystal plate 31 utilizes this phenomenon. It is used for the purpose of polarization separation.
The reason why the parallel plate shape is adopted is to reduce the size of mounting within the optical head. The optical parallel plate 33 that receives and transmits the zero-order transmitted light k has a function of removing comatic aberration due to the oblique optical parallel plate placed in the optical path of the incident convergent light. It can be configured 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 when used with aberrations corrected, accurate detection can be achieved. As the material of the optical parallel plate 33, for example, porcelain K7, which is commonly used as optical glass, may be used. At the time of this aberration correction, astigmatism is left and the second photodetector 34 is constituted by a split photodetector to be used for focus detection. A push-pull method can be applied to detect the tracking error signal. FIG. 5 shows a perspective view of the magneto-optical signal detection system of 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, but more specifically, the polarization direction of the incident light i is the main diffraction surface (the incident The hologram beam splitter 2 forms an angle θ with respect to the direction perpendicular to
In the X, Y coordinate system (the y-axis is parallel to the hologram lattice fringes) taken on the hologram 8, it has an X-direction component (S-polarized light component) and a Y-direction component (P-polarized light component). What is produced by Kerr rotation is the P component. The appropriate diffraction efficiency of the hologram for S-polarized light is 50 to 80%, and P
The hologram is created so that the efficiency for polarized light is equal to or higher than that for S-polarized light. It is known that when the linearly polarized light of the first-order diffracted light j is made incident on the birefringent crystal plate 31, ordinary light and extraordinary light are separated. That is, by making convergent signal light from the magneto-optical disk incident on the birefringent crystal plate 31, the signal light can be separated into two orthogonal polarized components and spatially separated. A y-axis configured on the surface of the hologram beam splitter 28 and a Z-axis relative to the Y-axis are provided, and the hologram beam splitter 28 separates the incident light i that is incident on the coordinate origin within a plane including the Z-axis and the Y-axis. A birefringent crystal plate 31 having an origin of coordinates x and y and a first photodetector 32 are sequentially arranged on the way in the traveling direction of the first-order diffracted light j. It is assumed that the X and Y axes are set parallel to each other. The direction of the optical axis (crystal axis) of the birefringent crystal constituting the birefringent crystal plate 31 is 45° with respect to the x' and y' planes within the plane pqrs.
Take steps to achieve this. The birefringent crystal plate 31 is set so that its Although it is shown in a fixed shape, this is to make the explanation easier to understand, and the actual shape can be cut out into a shape that is easy to implement.The polarization direction of the signal light in the plane of the hologram beam splitter 28 is along the y-axis. The occurrence of θ is due to the Kerr rotation received during reflection on the magneto-optical disk surface, but it is increased by the transmission through the multilayer beam splitter (which has polarization dependence).Birefringence The y-direction component (ordinary light; polarized light perpendicular to the plane containing the crystal axis) of the signal light incident on the crystal plate 31 is transmitted through the birefringent crystal plate 31 according to the ordinary law of refraction, and is transmitted to the first photodetector 3.
2 (in this figure, the origin of coordinates x, y). However, in the X'' direction polarization component of the signal light (extraordinary light; polarized light parallel to the plane containing the crystal axis), an X'' direction propagation component occurs,
Separate from ordinary light. Since the light diffracted by the hologram beam splitter 28 toward the birefringent crystal plate 31 is convergent light, two light spots are connected on the surface of the first photodetector 32 as a result. A magneto-optical signal can be obtained by receiving these two light spots with different photodetectors (divided photodetectors) and extracting a difference signal between the detected values. The angle θ depends on the recording state (direction of magnetization) of the magneto-optical disk.
The direction in which the light is generated changes, and the differential output of the first photodetector 32 fluctuates between positive and negative. 2 on the surface of the first photodetector 32
The separation distance d between the two light spots is proportional to the thickness t of the birefringent crystal plate 31. When rutile is used as the material for the birefringent crystal plate 31, the relationship d=0°1t holds true. 2
A birefringent crystal plate 31 with a thickness of mm allows a spot separation of approximately 200 mm, which is sufficient for this purpose. Although the birefringent crystal plate 31 and the first photodetector 32 are shown separated from each other in this figure, it is preferable to use an adhesive structure when mounting them. Note that this polarization separation optical system can also utilize a combination of a conventional 1/2 wavelength plate and a polarization beam brick, but it has the disadvantage of being complicated. FIG. 6 is an explanatory diagram of the first photodetector used in the present invention, which will be explained with reference to FIGS. 1, 3 to 5. The oscillation wavelength of a semiconductor laser not only varies individually, but also varies depending on the driving current, the temperature of the resonator, etc. If the wavelength changes, the hologram beam splitter 28
Since the direction of diffraction of light changes due to
The light spot focused on 2 moves, and due to the occurrence of aberration, the spot diameter (the spot in the figure is a schematic diagram) also changes as shown in the figure. Hologram beam splitter 28
The distance between the surface and the first photodetector 32 is approximately 4 mm, and the beam diameter on the hologram beam splitter 28 is approximately 1 mm.
The composite beam splitter element 25 of the present invention is set to be inclined at 45 degrees with respect to the central optical axis of the returned light, so 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. Setting the conditions, the center wavelength of the semiconductor laser 1 is set to 790 nm.
, the wavelength fluctuation was mainly assumed to be 20n. The spot shapes shown in IV in the figure are 770, 780, 790, respectively.
It corresponds to wavelengths of 800 and 810 nm. The wavelength is 770. At 810 nmO, the spot diameter becomes a maximum of 40 mm in the X direction. The change in position is approximately 35 Jm in the y direction for a wavelength variation of 10 nm (movement in the positive direction of the y axis as the wavelength increases). Even if the beam diameter changes and position changes occur as described above, if the first photodetector 32 is provided as shown, the magneto-optical signal can be stably detected. The separation distance between the two spots is approximately 150
tm+, the dimensions of each photodetector are approximately 200-X 100-1
It is possible to ensure a spacing of 10- or more between each photodetector, and as described above, this separation distance is fully achievable. FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
The difference from the diagram is that the wavelength plate 35 (for example, 1/2
The point is that a two-wavelength plate) is provided. The effect of this wavelength plate 35 is that in a general semiconductor laser, a light beam with a small radiation angle has a polarized component, but the half-wave plate has the role of making the light beam incident on the composite beam splitter element 25 S-polarized within the plane of incidence. This has the effect of simplifying the design of the beam splitter. FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment of the present invention, and a fourth embodiment of the present invention.
The difference from the previous example is that a third photodetector 36 is provided to detect the transmitted light that first passes through the composite beam splitter element 25 in the laser light emitted from the semiconductor laser 1 serving as the light source. 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. FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
The difference from the figure is that the wave plate 35 shown in FIG. 7 and the third photodetector 36 shown in FIG. 8 are both provided. This simplifies the adjustment of the mounting position of the semiconductor laser 1 and allows signals for power control of the semiconductor laser 1 to be obtained within the same housing, thereby increasing the functionality of the optical head. In the 10th session, each component of the optical head shown in FIG. 9, except for the magneto-optical disk 6 and the objective lens 5, was assembled into the same sealed casing 37 with at least the collimating lens 2 as a window, as shown in the figure. The device is miniaturized by hermetically sealing it 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. 1) In FIG. 1, the components shown in FIG.
C circuit 8. An electronic circuit 39 consisting of an ID consisting of a servo signal generation circuit 16, a magneto-optical signal generation circuit 18, and an ID signal generation circuit 19, an optical signal generation circuit 39a, and a connection terminal 39b that connects the inside and outside of the sealed casing 37. In addition, instead of hermetically sealing each single component constituting each generation circuit, the entire generation circuit is hermetically sealed within an airtight housing 37 to achieve miniaturization. [Effects of the Invention] As is clear from the above description, according to the present invention, by arranging the laser light source, the optical path separation optical system, and the signal detection system in the space restricted by the focal length of the collimating lens, Optical heads for magneto-optical disks are dramatically smaller and lighter. As a result, it is possible to promote miniaturization of the apparatus, and it is also easy to perform tracking by moving only the objective lens, for example, and it is possible to significantly reduce the size of the space occupied by the movable part and to achieve high-speed access. In addition, when downsizing the optical components used, the lens is a small molded product, and the remaining optical components are flat plate components, which has the effect of reducing costs while maintaining processing accuracy. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of 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1)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へ・ノドの基本
構成図、 第13図は従来の再生専用の光ディスク用光学へノドの
基本構成図を示す。 第1図、第3図、第4図、第7図〜第1)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
リソタ、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。 オA屯明の程合ビームヌプリヮ林号のイブ6シ1櫃の一
硬J ’rj Tr;jJ第2図 第3図 第8図 第10図 4L釆の犬^ム気乞スク用火タヘ・・トの基不利1へ図
第12図 第13図
Fig. 1 is a block diagram of the composite beam splitter element of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing an example of the manufacturing procedure of the composite beam splitter element of the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the configuration of the composite beam splitter element of the present invention. 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 diagram of the first light beam used in the present invention. An explanatory diagram of the detector, FIG. 7 is the second embodiment of the present invention, FIG. 8 is the third embodiment of the present invention, FIG. 9 is the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10 is the present invention. The fifth embodiment of the invention, Figure 1) shows the sixth embodiment of the invention, Figure 12 is a basic configuration diagram of a conventional optical gutter for a magneto-optical disk, and Figure 13 shows a conventional reproduction-only The basic configuration diagram of an optical gutter for an optical disc is shown. In Figures 1, 3, 4, 7 to 1),
1 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 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, 34 is a second photodetector, 35 is a wavelength plate, 36 is a third photodetector, 37 is a sealed casing, 39 is an electronic circuit, i is a light wave (light incident on the hologram beam splitter), J is first-order diffracted light, and k is zero-order transmitted light. Eve 6th 1st day of OA Tunmei's beam Nupriarin No. 6・To base disadvantage 1 Figure 12 Figure 13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)透明な平行平面基板(26)の対向面の一方の面
に多層膜ビームスプリッタ(27)を、他方の面にホロ
グラムビームスプリッタ(28)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(25)であって、 前記多層膜ビームスプリッタ(27)の透過率および反
射率が該多層膜ビームスプリッタに入射する入射光の偏
光状態に依存する特性を有し、 前記ホログラムビームスプリッタ(28)が、前記多層
膜ビームスプリッタ側から斜めに入射する光波(i)を
、その光波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 element in which a multilayer beam splitter (27) is integrally formed on one of the opposing surfaces of a transparent parallel plane substrate (26), and a hologram beam splitter (28) is integrally formed on the other surface. 25), wherein the multilayer beam splitter (27) has a characteristic that the transmittance and reflectance depend on the polarization state of the incident light incident on the multilayer beam splitter, and the hologram beam splitter (28) , is formed so as to polarize and separate a light wave (i) obliquely incident from the multilayer beam splitter side into a first-order diffracted light (j) and a zero-order transmitted light (k) in accordance with the polarization state of the light wave. A composite beam splitter element characterized by:
(2)前記多層膜ビームスプリッタ(27)が、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100%の透過率を有することを特徴
とする請求項1記載の複合ビームスプリッタ素子。
(2) The multilayer beam splitter (27) 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 60 to 70% for the P-polarized component of the incident light. A composite beam splitter element according to claim 1, characterized in that the beam splitter element has a transmittance of approximately 100%.
(3)請求項1記載の複合ビームスプリッタ素子(25
)の多層膜ビームスプリッタ(27)の面を、光源とな
る半導体レーザ(1)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(2)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(2)で変換した平行光を光磁気
ディスク(6)上に集光する対物レンズ(5)を設けて
なり、 前記光磁気ディスク(6)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(27)および前記平
行平面基板(26)を透過した戻り光を前記ホログラム
ビームスプリッタ(28)により分離した前記一次回折
光(j)を光磁気信号検出系(29)に、前記零次透過
光(k)をサーボ信号検出系(30)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。
(3) The composite beam splitter element (25
) between the semiconductor laser (1) serving as the light source and the collimating lens (2) that receives the diverging light beam emitted from the semiconductor laser and converts it into parallel light. and an objective lens (5) provided at a position to reflect and relay the diverging light flux to the collimating lens, and condensing the parallel light converted by the collimating lens (2) onto the magneto-optical disk (6). The return light that is reflected by the magneto-optical disk (6), travels backward through the outgoing optical system, and is transmitted through the multilayer beam splitter (27) and the parallel plane substrate (26) is sent to the hologram beam splitter (28). The first-order diffracted light (j) separated by the above is guided to a magneto-optical signal detection system (29), and the zero-order transmitted light (k) is guided to a servo signal detection system (30). Optical head for magnetic disks.
(4)前記光磁気信号検出系(29)は前記一次回折光
(j)の偏光状態に対応して常光と異常光とに分離する
平行平板形状の複屈折結晶板(31)と、該複屈折結晶
板の透過光をそれぞれ検出する第1の光検出器(32)
とからなり、前記サーボ信号検出系(30)は前記零次
透過光(k)の収差を補正する光学平行平板(33)と
、該光学平行平板の透過光を検出する第2の光検出器(
34)とから構成されてなることを特徴とする請求項3
記載の光磁気ディスク用光学ヘッド。
(4) The magneto-optical signal detection system (29) includes a parallel plate-shaped birefringent crystal plate (31) that separates the primary diffracted light (j) into ordinary light and extraordinary light according to the polarization state; A first photodetector (32) that detects each transmitted light of the refractive crystal plate.
The servo signal detection system (30) includes an optical parallel plate (33) that corrects the aberration of the zero-order transmitted light (k), and a second photodetector that detects the transmitted light of the optical parallel plate. (
34) Claim 3 is characterized by comprising:
The optical head for the magneto-optical disk described above.
(5)前記半導体レーザ(1)と、前記多層膜ビームス
プリッタ(27)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(35)を挿入したことを特徴
とする請求項3または4記載の光ディスク装置用光学ヘ
ッド。
(5) A wavelength plate (35) is inserted between the semiconductor laser (1) and the multilayer beam splitter (27) for controlling the polarization plane of the light emitted from the semiconductor laser. 5. The optical head for an optical disc device according to 3 or 4.
(6)前記半導体レーザ(1)の出射光が最初に前記複
合ビームスプリッタ素子(25)を透過した透過光を受
光する第3の光検出器(36)を設けたことを特徴とす
る請求項3、4又は5に記載の光磁気ディスク用光学ヘ
ッド。
(6) A third photodetector (36) is provided for receiving transmitted light in which the light emitted from the semiconductor laser (1) first passes through the composite beam splitter element (25). 6. The optical head for a magneto-optical disk according to 3, 4 or 5.
(7)前記光磁気ディスク(6)と前記対物レンズ(5
)とを除く各構成部品を、少なくとも前記コリメートレ
ンズ(2)を窓として密閉筐体(37)内に組込んだこ
とを特徴とする請求項3、4、5又は6に記載の光磁気
ディスク用光学ヘッド。
(7) The magneto-optical disk (6) and the objective lens (5)
7. The magneto-optical disk according to claim 3, wherein each of the components except for the collimating lens (2) is incorporated in a sealed casing (37) with at least the collimating lens (2) as a window. optical head.
(8)前記密閉筐体(37)内を不活性ガスで充満して
なることを特徴とする請求項7記載の光磁気ディスク用
光学ヘッド。
(8) The optical head for a magneto-optical disk according to claim 7, wherein the inside of the sealed housing (37) is filled with an inert gas.
(9)前記密閉筐体(37)内に、前記半導体レーザ(
1)のヒートシンク(38)および前記光学ヘッドの信
号検出系を構成する電子回路(39)を付加して組込ん
だことを特徴とする請求項7又は8に記載の光磁気ディ
スク用光学ヘッド。
(9) The semiconductor laser (
9. The optical head for a magneto-optical disk according to claim 7 or 8, further comprising the heat sink (38) of 1) and an electronic circuit (39) constituting a signal detection system of the optical head.
JP2114628A 1990-04-28 1990-04-28 Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same Expired - Lifetime JP3003160B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2114628A JP3003160B2 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2114628A JP3003160B2 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0413256A true JPH0413256A (en) 1992-01-17
JP3003160B2 JP3003160B2 (en) 2000-01-24

Family

ID=14642608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2114628A Expired - Lifetime JP3003160B2 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3003160B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06300921A (en) * 1993-04-16 1994-10-28 Nec Corp Hologram element and optical head device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06300921A (en) * 1993-04-16 1994-10-28 Nec Corp Hologram element and optical head device

Also Published As

Publication number Publication date
JP3003160B2 (en) 2000-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8184522B2 (en) Optical head for optical recorder/reproducer
WO2005124749A1 (en) Optical information device and optical information device control method
JPH0757271A (en) Optical information reproducing device
JP2002109776A (en) Optical element, optical head, optical recording/ reproducing apparatus, and optical recording/ reproducing method
JPH10269616A (en) Optical pickup
JP3399751B2 (en) Optical head device
KR100424837B1 (en) Optical pickup apparatus
JP2003067966A (en) Optical pickup
US7113472B2 (en) Optical head including an active polymer film for switching voltage during recording and reproducing processes
JPH0413256A (en) Composite beam splitter element and optical head for magneto-optical disk using same
JP2004111012A (en) Optical pickup and optical information processor using the same
JPH09245369A (en) Optical head for optical disk device
JPH10222856A (en) Optical information recording/reproducing device
JPH08297875A (en) Optical pickup
JPH0479050A (en) Optical pickup device for magneto-optical recording and reproducing device
JPS63291238A (en) Optical memory device
JP2904419B2 (en) Magneto-optical pickup
JPH10149560A (en) Optical pickup and optical disk device
JP2001110082A (en) Optical pickup and optical disk device
JPH11353728A (en) Magneto-optical head
JP4742159B2 (en) Optical information reproduction method
JP4123217B2 (en) Optical pickup device, optical disk device, and focus error signal detection method
JPH10222862A (en) Optical pickup
JP2000011405A (en) Optical disk device
JP2000048389A (en) Optical pickup

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081119

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091119

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101119

Year of fee payment: 11