JP2000011424A - Optical head device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクや光磁
気ディスクなどの光記録媒体の光学的情報の書き込み・
読み取りを行う光ヘッド装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for writing optical information on an optical recording medium such as an optical disk or a magneto-optical disk.
The present invention relates to an optical head device that performs reading.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の光磁気ヘッド装置の一例を示す概
念的斜視図を図９に示す。図９中、半導体レーザ１から
出射した光はコリメートレンズ２、ビームスプリッタ３
を透過し、反射プリズム４で反射した後、集光レンズ５
にて光磁気記録媒体６に集光される。光磁気記録媒体６
で反射された戻り光は集光レンズ５、反射プリズム４を
透過した後、ビームスプリッタ３で反射されコリメート
レンズ７を透過しビームスプリッタ８に入射する。ビー
ムスプリッタ８で反射された光はシリンドリカルレンズ
９を透過して４分割光検出器１０で受光される。2. Description of the Related Art FIG. 9 is a conceptual perspective view showing an example of a conventional magneto-optical head device. In FIG. 9, light emitted from a semiconductor laser 1 is a collimator lens 2, a beam splitter 3
After being transmitted through the light source and reflected by the reflection prism 4,
Is focused on the magneto-optical recording medium 6. Magneto-optical recording medium 6
The return light reflected by is transmitted through the condenser lens 5 and the reflection prism 4, then reflected by the beam splitter 3, transmitted through the collimator lens 7, and enters the beam splitter 8. The light reflected by the beam splitter 8 passes through a cylindrical lens 9 and is received by a four-division photodetector 10.
【０００３】一方、ビームスプリッタ８を透過した光は
１／２波長板１１にて偏光方向が４５゜回転され、検光
子１２によりＰ偏光成分およびＳ偏光成分に分離されて
２分割光検出器１３で受光される。On the other hand, the light transmitted through the beam splitter 8 has its polarization direction rotated by 45 ° by a half-wave plate 11, is separated into a P-polarized component and an S-polarized component by an analyzer 12, Is received at.
【０００４】光磁気記録媒体６上に結ぶ光の焦点誤差の
検出は、シリンドリカルレンズ９と４分割光検出器１０
を使用して、４分割光検出器１０の検出面上にできる楕
円形の光スポットの長軸・短軸の向きを判定する非点収
差法によって行われる。また、光磁気記録媒体６に記録
された情報は２分割光検出器１３に到達し２分割された
光スポットの差分信号により検出される。A focus error of light converged on the magneto-optical recording medium 6 is detected by a cylindrical lens 9 and a quadrant photodetector 10.
Is performed by the astigmatism method which determines the directions of the major axis and the minor axis of the elliptical light spot formed on the detection surface of the four-divided photodetector 10. The information recorded on the magneto-optical recording medium 6 reaches the two-segment photodetector 13 and is detected by the difference signal of the two-segmented light spot.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の光磁気ヘッド装置においては、光学部品の点数が多い
ため構成が複雑であり、組立工数が多くなることから量
産性がよくない。さらに小型化、薄型化が困難であり、
近年需要が増大している携帯向けの用途などには不向き
である。また、検光子には通常高価なウオラストンプリ
ズムを使用しており、さらに光学部品の点数が多いこと
によって光磁気ヘッド装置のコストアップを招いてい
る。However, in the above-mentioned conventional magneto-optical head device, since the number of optical components is large, the configuration is complicated, and the number of assembly steps is increased, so that mass productivity is not good. Furthermore, it is difficult to reduce the size and thickness,
It is unsuitable for use in mobile applications, for which demand has been increasing in recent years. In addition, an expensive Wollaston prism is usually used for the analyzer, and the number of optical components increases, which leads to an increase in the cost of the magneto-optical head device.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、光源と、前記光源から
の出射光を光記録媒体上に集光させるための集光手段
と、前記光記録媒体からの反射戻り光を回折させる回折
素子と、前記回折素子を透過した反射戻り光を受光する
光検出素子とを備えた光ヘッド装置において、前記回折
素子は光学異方性媒質からなりその格子の断面形状が非
対称な鋸歯状または階段状であり、前記格子の少なくと
も溝部には光学等方性媒質が充填され、かつ前記光学等
方性媒質の屈折率の値が前記光学異方性媒質の常光屈折
率と異常光屈折率の中間の値であることを特徴とする光
ヘッド装置を提供する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a light source and a light condensing means for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium. An optical head device comprising: a diffractive element for diffracting reflected return light from the optical recording medium; and a photodetector for receiving reflected return light transmitted through the diffractive element, wherein the diffractive element is an optically anisotropic medium. The grating is filled with an optically isotropic medium in at least a groove portion of the grating, and the refractive index of the optically isotropic medium is changed by the optical anisotropy. Provided is an optical head device, which has an intermediate value between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index of the isotropic medium.
【０００７】また、前記回折素子の光学異方性媒質の異
常光屈折率を示す方向が、前記光記録媒体からの反射戻
り光であり前記格子に入射する光の偏光方向に対して略
４５°の角度をなしていることを特徴とする上記の光ヘ
ッド装置を提供する。さらに、前記回折素子が、前記光
検出素子とともに光記録媒体上に結ぶ光焦点の誤差検出
器としての機能を有するように、前記回折素子の格子が
形成されていることを特徴とする上記の光ヘッド装置を
提供する。The direction in which the optically anisotropic medium of the diffraction element exhibits the extraordinary refractive index is approximately 45 ° with respect to the polarization direction of the light returning from the optical recording medium and being incident on the grating. The above optical head device is provided. Further, the grating of the diffractive element is formed so that the diffractive element has a function as an error detector of an optical focus connected to the optical recording medium together with the light detecting element. A head device is provided.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】本発明の光ヘッド装置の場合、光
記録媒体として光磁気記録媒体を使用する光磁気ヘッド
装置として好ましく使用されるので、光磁気ヘッド装置
に限定して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The optical head device according to the present invention is preferably used as a magneto-optical head device using a magneto-optical recording medium as an optical recording medium.
【０００９】本発明の光磁気ヘッド装置においては、使
用される回折素子に特徴がある。この回折素子は光学的
複屈折性を示す光学異方性媒質からなり、その格子の断
面形状が非対称な鋸歯状または階段状である。そしてこ
の格子の少なくとも溝部には光学等方性媒質が充填され
ている、すなわち光学等方性媒質が格子の溝部のみを埋
めているかまたは格子の溝の深さ以上の厚みの光学等方
性媒質で埋められていてもよい。さらに光学等方性媒質
の屈折率の値が光学異方性媒質の常光屈折率と異常光屈
折率の中間の値を有している。以下、それぞれの構成要
素の個所において具体的に本発明を詳細に説明する。ま
た、格子の溝の深さのことを単に溝の深さという。The magneto-optical head device of the present invention is characterized by the diffraction element used. This diffractive element is made of an optically anisotropic medium exhibiting optical birefringence, and its grating has a non-symmetrical saw-tooth or step-like cross section. At least the grooves of the grating are filled with an optically isotropic medium, that is, the optically isotropic medium fills only the grooves of the grating or has a thickness equal to or greater than the depth of the grooves of the grating. May be buried. Further, the value of the refractive index of the optically isotropic medium is intermediate between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index of the optically anisotropic medium. Hereinafter, the present invention will be specifically described in detail at each component. Further, the depth of the grooves of the lattice is simply referred to as the depth of the grooves.
【００１０】本発明の実施の形態において、光源の位置
の違いによって説明を大きく２つの部分に分けてある。
第一の実施の形態は、光源である半導体レーザチップが
光検出素子に近接して設置されている場合であり、第二
の実施の形態は、光源である半導体レーザが光検出素子
から分離されて、異なる場所に設置されている場合であ
る。In the embodiments of the present invention, the description is roughly divided into two parts depending on the difference in the position of the light source.
The first embodiment is a case where a semiconductor laser chip as a light source is installed close to a photodetector, and the second embodiment is a case where a semiconductor laser as a light source is separated from the photodetector. In different locations.
【００１１】まず、第一の実施の形態について詳細に説
明する。図２は本発明の光磁気ヘッド装置を示す概念的
斜視図である。この装置は光磁気記録媒体６に情報を記
録したり、光磁気記録媒体６から情報の再生を行う。First, the first embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a conceptual perspective view showing a magneto-optical head device according to the present invention. This apparatus records information on the magneto-optical recording medium 6 and reproduces information from the magneto-optical recording medium 6.
【００１２】光検出モジュール１４は回折素子１４ａお
よびサブモジュール１４ｂから構成されており、上述し
た従来の光ヘッド装置を示す図９における、半導体レー
ザ１、ビームスプリッタ３および８、シリンドリカルレ
ンズ９、４分割光検出器１０、１／２波長板１１、検光
子１２、２分割光検出器１３の全てが有する機能と同等
の機能を備える。すなわち、これらの光学部品などを１
つの光検出モジュール１４に置換することができる。The light detection module 14 comprises a diffraction element 14a and a sub-module 14b. The semiconductor laser 1, the beam splitters 3 and 8, the cylindrical lens 9, and the four-division structure shown in FIG. It has the same functions as those of the photodetector 10, the half-wave plate 11, the analyzer 12, and the split photodetector 13. In other words, these optical components are
One light detection module 14 can be substituted.
【００１３】光検出モジュール１４から出た光はコリメ
ートレンズ２にて平行光束化され、反射プリズム４を透
過した後、集光手段である集光レンズ５にて光磁気記録
媒体６上に結像される。光磁気記録媒体６で反射された
戻り光は、集光レンズ５を透過した後、反射プリズム
４、コリメートレンズ２を透過し光検出モジュール１４
に入射する。The light emitted from the light detection module 14 is converted into a parallel light beam by the collimating lens 2, passes through the reflecting prism 4, and forms an image on the magneto-optical recording medium 6 by the condensing lens 5 as a condensing means. Is done. The return light reflected by the magneto-optical recording medium 6 passes through the condenser lens 5, then passes through the reflection prism 4 and the collimator lens 2 and passes through the light detection module 14.
Incident on.
【００１４】図１は本発明の光磁気ヘッド装置における
光検出モジュール１４の模式的断面図であり、上述の多
くの光学部品が置換可能な部分である。サブモジュール
１４ｂはサブモジュールパッケージ１００および光源で
ある半導体レーザチップ１０１および光検出素子１０２
ａ、１０２ｂを備えたシリコン基板１０３からなる。半
導体レーザチップ１０１からの出射光１０４は、回折素
子１４ａを透過して、コリメートレンズ、反射プリズ
ム、集光レンズを透過した後、光磁気記録媒体にて反射
し、集光レンズ、反射プリズム、コリメートレンズを通
過して戻り光１０５となり、回折素子１４ａに入射した
後、−１次回折光１０６ａ、＋１次回折光１０６ｂ、０
次透過光１０６ｃに回折され、光検出素子１０２ａ、１
０２ｂにて受光される。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a photodetection module 14 in a magneto-optical head device according to the present invention, in which many optical components described above can be replaced. The sub-module 14b includes a sub-module package 100, a semiconductor laser chip 101 as a light source, and a photodetector 102.
a, 102b. Outgoing light 104 from the semiconductor laser chip 101 passes through the diffraction element 14a, passes through a collimating lens, a reflecting prism, and a condensing lens, is reflected by a magneto-optical recording medium, and is condensed by a condensing lens, a reflecting prism, and a collimating lens. After passing through the lens and returning to the diffracting element 14a, the reflected light 105 enters the diffractive element 14a.
Is diffracted into the next transmitted light 106c,
02b is received.
【００１５】以下、回折素子１４ａに関して図１を用い
て詳述する。図１において、回折素子１４ａはガラスの
基板１０７と１０８、粘着層１０９、１／２波長板１１
０、光学的等方媒質である等方性充填材１１１および、
鋸歯状または階段状の断面形状を有する格子であって、
光学異方性媒質である異方性格子１１２からなる積層構
造を有している。この異方性格子１１２は半導体プロセ
スなどで用いられているプレーナ法により一平面内で多
数個を一括作製したのち、ダイシングソーなどを使用し
た切断により素子化されればよい。Hereinafter, the diffraction element 14a will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 1, a diffraction element 14a is composed of glass substrates 107 and 108, an adhesive layer 109, and a half-wavelength plate 11.
0, an isotropic filler 111 which is an optically isotropic medium, and
A grid having a sawtooth or stepped cross-sectional shape,
It has a laminated structure composed of an anisotropic grating 112 which is an optically anisotropic medium. The anisotropic grating 112 may be formed into a plurality of elements in one plane by a planar method used in a semiconductor process or the like, and then cut into elements using a dicing saw or the like.
【００１６】ガラスの基板１０７と１０８は光吸収の少
ない光学ガラスを用い、軽量化のため、厚みは０．３〜
０．６ｍｍの薄板ガラスを用いることが好ましい。ま
た、ガラス表面には誘電体多層膜などによる反射防止膜
が施されていることが好ましい。１／２波長板１１０
は、異方性格子１１２に入射する光磁気記録媒体からの
反射戻り光の偏光方向が、異方性格子１１２の異常光屈
折率を示す方向である光学異方軸に対して４５°となる
よう、回折素子に入射する偏光方向を回転させる作用を
有する。以下、光学異方軸ということがある。The glass substrates 107 and 108 are made of optical glass with little light absorption.
It is preferred to use 0.6 mm thin glass. Preferably, the glass surface is provided with an antireflection film such as a dielectric multilayer film. 1/2 wavelength plate 110
Is that the polarization direction of the reflected return light from the magneto-optical recording medium incident on the anisotropic grating 112 is 45 ° with respect to the optically anisotropic axis which is the direction indicating the extraordinary refractive index of the anisotropic grating 112. Thus, it has the function of rotating the polarization direction incident on the diffraction element. Hereinafter, it may be referred to as an optically anisotropic axis.
【００１７】ここでは１／２波長板１１０を使用して、
入射する直線偏光の偏光方向が、異方性格子１１２の光
学異方軸に対して４５°となるように設定したが、４５
°の角度でなくとも任意の角度であってもよい。ただ
し、０°と９０°に近づくにつれて光信号の大きさが小
さくなる。Here, using a half-wave plate 110,
The polarization direction of the incident linearly polarized light was set to be 45 ° with respect to the optically anisotropic axis of the anisotropic grating 112.
The angle may be any angle other than the angle of °. However, as the angle approaches 0 ° and 90 °, the magnitude of the optical signal decreases.
【００１８】また、上記の角度中特に４５°の角度をな
すことにより、後述するように異方性格子１１２に入射
する直線偏光を分解した常光成分と異常光成分の強度が
等しくかつ最大値に近くなり、光検出素子１０２ａ、１
０２ｂにて受光される光量が略等しくなって、信号処理
上極めて都合がよい。Further, by forming an angle of particularly 45 ° in the above-mentioned angles, the intensity of the ordinary light component and the extraordinary light component obtained by decomposing the linearly polarized light incident on the anisotropic grating 112 is equal to the maximum value as described later. Approach, and the photodetectors 102a, 1
The light amounts received at 02b are substantially equal, which is extremely convenient for signal processing.
【００１９】しかし、１／２波長板１１０は必須ではな
い。つまり、１／２波長板１１０を使用する代わりに、
回折素子に入射する直線偏光の偏光方向と、回折素子を
形成する光学異方性媒質が示す光学異方軸の方向とが略
４５°をなすように、回折素子が配置されていてもよ
い。したがってこのようにあらかじめ異方性格子の光学
異方軸が、入射偏光方向に対して４５°傾くように設置
されていれば、１／２波長板は必要なく光学部品数が減
らせ、また、回折素子の製造工程で１／２波長板の偏光
方向を特定の方向に合わせてを組み込む工程が省けて好
ましい。１／２波長板１１０の材質は、水晶板、ポリカ
ーボネートなどの延伸した有機フィルムなどが通常用い
られる。１／２波長板１１０は光学軸が入射光の偏光方
向と合った適切な向きになるよう、粘着層１０９、等方
性充填材１１１により、ガラス基板１０７と１０８に保
持される。However, the half-wave plate 110 is not essential. That is, instead of using the half-wave plate 110,
The diffraction element may be arranged such that the polarization direction of the linearly polarized light incident on the diffraction element and the direction of the optically anisotropic axis of the optically anisotropic medium forming the diffraction element are substantially 45 °. Therefore, if the optical anisotropic axis of the anisotropic grating is previously set so as to be inclined by 45 ° with respect to the incident polarization direction, a half-wave plate is not required, and the number of optical components can be reduced. It is preferable to omit a step of incorporating the half-wave plate into a specific direction in the manufacturing process of the element. As the material of the half-wave plate 110, a quartz plate, a stretched organic film such as polycarbonate, or the like is usually used. The half-wave plate 110 is held on the glass substrates 107 and 108 by the adhesive layer 109 and the isotropic filler 111 so that the optic axis is oriented appropriately in accordance with the polarization direction of the incident light.
【００２０】等方性充填材１１１は以下述べる所望の屈
折率を有するアクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機接
着剤を用い、異方性格子１１２を形成したガラスの基板
１０８上に適量を滴下した後、波長板を接着したガラス
の基板１０７と圧着させ固化接着すればよい。その際、
格子溝部に気泡が取り残されないよう、低粘度の接着剤
を選択する方が好ましく、また、接着剤滴下後の圧着時
に工夫を要する。等方性充填材１１１の屈折率は、複屈
折性を示す光学異方性媒質である異方性格子の常光屈折
率と異常光屈折率の中間の大きさを有している。The isotropic filler 111 is formed by using an organic adhesive such as an acrylic resin or an epoxy resin having a desired refractive index as described below and dropping an appropriate amount onto a glass substrate 108 on which an anisotropic lattice 112 is formed. Alternatively, it may be press-bonded to the glass substrate 107 to which the wave plate is adhered and solidified and adhered. that time,
It is preferable to select a low-viscosity adhesive so that air bubbles are not left in the lattice grooves, and it is necessary to devise an adhesive during the pressure bonding after the adhesive is dropped. The refractive index of the isotropic filler 111 has an intermediate value between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index of the anisotropic grating which is an optically anisotropic medium exhibiting birefringence.
【００２１】異方性格子は、ガラスの基板１０７上に形
成された高分子液晶薄膜などをドライエッチング法など
を用いて作製される。ここで使用する高分子液晶として
は、側鎖型を有する構造のものが好ましく、アクリル
系、シリコーン系、メタクリル系などを主成分とするも
のが例示できる。ここで、異方性格子を作製する材料と
しては高分子液晶薄膜に限られず光学的異方性を有する
誘電体光学結晶などであってもよく、この場合は直接異
方性格子が形成される。The anisotropic grating is formed by dry etching a polymer liquid crystal thin film formed on a glass substrate 107 or the like. As the polymer liquid crystal used here, those having a structure having a side chain type are preferable, and examples thereof include those having an acrylic, silicone, methacrylic or the like as a main component. Here, the material for forming the anisotropic lattice is not limited to the polymer liquid crystal thin film, but may be a dielectric optical crystal having optical anisotropy. In this case, the anisotropic lattice is directly formed. .
【００２２】しかし、高分子液晶薄膜の場合は材料その
ものの作製が容易であり、さらに格子の形成も容易であ
って、高分子液晶薄膜を使用するすることが好ましい。
高分子液晶薄膜の形成は、ポリイミドなどの有機薄膜を
ラビング法により配向処理させたガラス基板上に光重合
型モノマー液晶をスピンコート法などで所望の膜厚にな
るよう塗布した後、適切な温度環境下にて紫外線を照射
し重合高分子化されて行われる。However, in the case of a polymer liquid crystal thin film, it is easy to prepare the material itself, and it is also easy to form a lattice, and it is preferable to use a polymer liquid crystal thin film.
The polymer liquid crystal thin film is formed by applying a photopolymerizable monomer liquid crystal to a desired thickness by spin coating or the like on a glass substrate on which an organic thin film such as polyimide is oriented by a rubbing method, and then set at an appropriate temperature. It is carried out by irradiating ultraviolet rays in an environment to polymerize and polymerize.
【００２３】格子の断面形状は、非対称な鋸歯状または
階段状である。鋸歯状であれば回折の特性に優れ好まし
いが、製作に困難を伴う。階段状の格子で所望の回折の
特性が得られれば、製作の容易さから有利となる。薄膜
化された高分子液晶は、フォトリソグラフィー法を用い
たエッチング法や金型を用いたプレス法などで格子パタ
ーンが形成される。The cross-sectional shape of the grating is an asymmetric sawtooth or step shape. A saw-tooth shape is preferable because of its excellent diffraction characteristics, but involves difficulty in manufacturing. If a desired diffraction characteristic can be obtained with the step-like grating, it is advantageous from the viewpoint of ease of manufacture. A lattice pattern is formed on the thinned polymer liquid crystal by an etching method using a photolithography method, a pressing method using a mold, or the like.
【００２４】ここでは、断面形状が階段状の格子の作製
法について説明する。フォトリソグラフィー法によって
４段階のステップを経て作製する方法である、４段ステ
ップ格子の形成法を図３に示す。図３（ａ）は、高分子
液晶薄膜上に形成したフォトレジストをパターニングし
た様子を示す断面図である。すなわち、高分子液晶薄膜
４２を成膜したガラスの基板４３上にフォトレジスト４
１をスピンコートし、通常の半導体プロセスなどで用い
られるフォトリソグラフィー法により、マスクパターン
を感光した後現像を行い、フォトレジストの格子パター
ンを形成する。この場合、フォトマスクは高分子液晶の
配向方向、つまり光学異方性媒質の異方軸方向に対して
格子の長手方向が一致するように配置する。Here, a method of manufacturing a lattice having a stepped cross section will be described. FIG. 3 shows a method of forming a four-step grating, which is a method of manufacturing through four steps by photolithography. FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state where a photoresist formed on a polymer liquid crystal thin film is patterned. That is, a photoresist 4 is formed on a glass substrate 43 on which a polymer liquid crystal thin film 42 is formed.
1 is spin-coated, and a photolithography method used in a normal semiconductor process or the like is used to expose a mask pattern and then develop to form a photoresist lattice pattern. In this case, the photomask is arranged so that the longitudinal direction of the lattice coincides with the alignment direction of the polymer liquid crystal, that is, the anisotropic axis direction of the optically anisotropic medium.
【００２５】図３（ｂ）は、ドライエッチング法により
高分子液晶薄膜をエッチングした様子を示す断面図であ
る。つまり、フォトレジストパターンが形成された基板
はドライエッチング法によりエッチング部の高分子液晶
薄膜厚が未エッチング部の高分子液晶薄膜厚の１／３程
度になるまでエッチングする。その際、フォトレジスト
も同時にエッチングされる。また、図３（ｃ）は、フォ
トレジストを再塗布してパターニングした様子を示す断
面図である。ここでは、フォトレジストをスピンコート
にて塗布し、露光、現像を行うが、このとき用いるフォ
トマスクは図３（ａ）にて使用したフォトマスクの半分
の格子周期にする。FIG. 3B is a sectional view showing a state in which the polymer liquid crystal thin film is etched by the dry etching method. That is, the substrate on which the photoresist pattern is formed is etched by dry etching until the thickness of the polymer liquid crystal thin film in the etched portion becomes about 1/3 of the thickness of the polymer liquid crystal thin film in the unetched portion. At this time, the photoresist is simultaneously etched. FIG. 3C is a cross-sectional view showing a state where the photoresist is re-applied and patterned. Here, a photoresist is applied by spin coating, and exposure and development are performed. The photomask used at this time has a grating period that is half that of the photomask used in FIG.
【００２６】図３（ｄ）は、再ドライエッチング法によ
り高分子液晶薄膜をさらにエッチングした様子を示す断
面図である。つまり、再度ドライエッチングすることに
より、先程（ｂ）でエッチングした部分のうちで、さら
に除去すべき部分をエッチングして、４段ステップ格子
を形成できる。FIG. 3D is a sectional view showing a state in which the polymer liquid crystal thin film is further etched by the dry etching method. That is, by performing dry etching again, a portion to be further removed from the portion etched in the previous step (b) can be etched to form a four-step step grating.
【００２７】回折効率などの光学特性をさらに向上させ
る場合、さらにプロセス数を増加することで多段化し、
一直線の理想的な斜面に近づける方が望ましい。また、
理想的な鋸歯状であるブレーズ型格子を得るために、精
密金型によるプレス法も格子形成手段として有効であ
る。In order to further improve optical characteristics such as diffraction efficiency, the number of processes is further increased to increase the number of stages,
It is desirable to approach the ideal straight slope. Also,
In order to obtain an ideal sawtooth-shaped blazed grating, a pressing method using a precision mold is also effective as a grating forming means.
【００２８】次に、本発明における回折素子１４ａの機
能に関して、図１および図４を用いて詳述する。回折素
子１４ａに内蔵している異方性格子１１２の常光屈折率
をｎo 、異常光屈折率をｎe とし、等方性充填材１１１
の屈折率をｎs とする。本発明ではこのｎs をｎo とｎ
e との中間の値とする。特にｎo 、ｎe 、ｎs 間の関係
を式（１）のようにすることが好ましい。 ｎs ＝（ｎe ＋ｎo ）／２ ・・・（１）Next, the function of the diffraction element 14a according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The ordinary refractive index of the anisotropic grating 112 with a built-in diffraction element 14a n o, the extraordinary refractive index and n e, isotropic filler 111
The refractive index of the a n s. In the present invention, the n s n o and n
Take an intermediate value with e . In particular n o, n e, it is preferable to set the relationship between n s in the equation (1). n s = (n e + n o) / 2 ··· (1)
【００２９】異方性格子１１２の溝の深さをｄとする
と、異方性格子１１２と等方性充填材１１１とにより生
じる位相差形状は図４のようになる。図４は異方性格子
の格子形状とこれにより生じる位相差を示す図であり、
図４（ａ）は異方性格子１１２の格子形状を示す模式的
断面図であり、図４（ｂ）と図４（ｃ）はそれぞれ異常
光線、常光線に対する位相差形状を示す図である。式
（１）よりｎs はｎe とｎo とのちょうど中間の値を有
することから、図４に示す常光線と異常光線の位相差形
状は、絶対値は等しく、形状が反転したものになる。Assuming that the depth of the groove of the anisotropic grating 112 is d, the phase difference generated by the anisotropic grating 112 and the isotropic filler 111 is as shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing a lattice shape of an anisotropic lattice and a phase difference generated by the lattice shape.
FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a lattice shape of the anisotropic grating 112, and FIGS. 4B and 4C are diagrams illustrating a phase difference shape with respect to an extraordinary ray and an ordinary ray, respectively. . Since the n s from equation (1) with exactly intermediate value between n e and n o, the phase difference shapes of ordinary and extraordinary rays shown in FIG. 4, the absolute value is equal to what shape is inverted Become.
【００３０】回折理論より、周期的な位相差形状を有す
る格子に光が入射した場合、回折光が生じ、その回折光
強度は入射光強度に対する割合である回折効率ηm によ
り表される。ここでｍは回折次数であり、ｍ＝０、±
１、±２・・である。本発明のように、回折格子の断面
形状を、非対称な鋸歯状または階段状にして最適化した
場合、ｍ次回折効率はｍの正負で非対称になり、＋次数
の回折光と−次数の回折光の間に回折効率の強度差が生
じる。According to the theory of diffraction, when light is incident on a grating having a periodic phase difference shape, diffracted light is generated, and the intensity of the diffracted light is represented by a diffraction efficiency η m which is a ratio to the intensity of the incident light. Here, m is the diffraction order, and m = 0, ±
1, ± 2 ... When the cross-sectional shape of the diffraction grating is optimized with an asymmetric sawtooth shape or step shape as in the present invention, the m-th order diffraction efficiency becomes asymmetrical with positive and negative m, and the + order diffracted light and − order diffractive light are obtained. There is a difference in the intensity of the diffraction efficiency between the lights.
【００３１】図４（ａ）の格子に異常光線が入射した場
合の位相差形状は、図４（ｂ）のようになるから、図の
右側の回折光を＋１次回折光、左側のそれを−１次回折
光として、異常光線の回折効率の＋１次回折光と−１次
回折光をそれぞれηe,+1およびηe,-1とすると回折効率
は、ηe,+1＞＞ηe,-1となり、＋１次回折光が強く、−
１次回折光は弱い。ここでηe,-1は略０である。When the extraordinary ray is incident on the grating of FIG. 4A, the phase difference shape becomes as shown in FIG. 4B. Assuming that the + 1st order diffracted light and the -1st order diffracted light of the extraordinary ray as the first order diffracted light are η e, + 1 and η e, -1 , respectively, the diffraction efficiency is η e, + 1 >> η e, -1 + 1st order diffracted light is strong,-
The first-order diffracted light is weak. Here, η e, -1 is substantially zero.
【００３２】常光線の場合には、位相差形状は図４
（ｃ）のようになるため、異常光線の場合とは反対側に
回折しηo,-1＞＞ηo,+1になり、−１次回折光が強く、
＋１次回折光は弱い。ここで、ηo,+1は略０である。０
次透過光と１次回折光の効率比ηo,0 ／ηo,-1（常光線
の場合）またはηe,0 ／ηe,+1（異常光線の場合）は、
適切に溝の深さｄを選ぶことにより略１とすることがで
きる。In the case of ordinary rays, the phase difference shape is shown in FIG.
(C), it is diffracted to the opposite side from the case of the extraordinary ray, and becomes η o, -1 >> η o, + 1 , and the -1st-order diffracted light is strong,
The + 1st order diffracted light is weak. Here, η o, + 1 is substantially zero. 0
The efficiency ratio η o, 0 / η o, -1 (for ordinary rays) or η e, 0 / η e, + 1 (for extraordinary rays) of the first-order transmitted light and the first-order diffracted light is
By selecting the depth d of the groove appropriately, it can be made approximately 1.
【００３３】以上をまとめると、本発明における回折素
子は、図４（ａ）に示した格子の断面形状および溝の深
さを適切に選ぶことで、式（２）〜式（５）を満たす回
折特性を有するようにできる。 ηo,0 ≒ηo,-1＞＞ηo,+1≒０・・・（２） ηe,0 ≒ηe,+1＞＞ηe,-1≒０・・・（３） ηo,0 ＝ηe,0 ・・・（４） ηo,-1＝ηe,+1 ・・・（５）In summary, the diffraction element of the present invention satisfies the equations (2) to (5) by appropriately selecting the cross-sectional shape of the grating and the depth of the groove shown in FIG. It can have diffraction characteristics. η o, 0 ≒ η o, -1 >> η o, + 1 ≒ 0 ... (2) η e, 0 ≒ η e, + 1 >> η e, -1 ≒ 0 ... (3) η o, 0 = η e, 0 (4) η o, -1 = η e, + 1 (5)
【００３４】すなわち、異方性格子に入射する光を、常
光成分が主である−１次回折光と異常光成分が主である
＋１次回折光に偏光分離することができ、かつ、０次透
過光の偏光状態は、入射光のそれに等しくなる特徴を有
する。特に、入射光の偏光方向が、異方性格子の光学異
方軸方向（異常光屈折率を示す方向）に対して４５°傾
いていた場合では、上述のように回折される常光および
異常光の強度が等しくなる。That is, the light incident on the anisotropic grating can be polarized and separated into -1st-order diffracted light mainly composed of ordinary light components and + 1st-order diffracted light mainly composed of extraordinary light components, and 0th-order transmitted light. Is characterized by being equal to that of the incident light. In particular, when the polarization direction of the incident light is inclined by 45 ° with respect to the optical anisotropic axis direction of the anisotropic grating (the direction indicating the extraordinary light refractive index), the ordinary light and the extraordinary light diffracted as described above. Are equal in intensity.
【００３５】次に、本発明における信号検出方法に関し
て詳述する。図５は、本発明の光磁気ヘッド装置におけ
る回折素子を透過する光の偏光特性を示す概念図であ
る。異方性格子１１２の格子方向を異常光屈折率を示す
方向６０に一致させ、この方向を異常光方向６１、これ
と直交する方向を常光方向６２とする。Next, the signal detection method according to the present invention will be described in detail. FIG. 5 is a conceptual diagram showing the polarization characteristics of light transmitted through the diffraction element in the magneto-optical head device of the present invention. The lattice direction of the anisotropic grating 112 is made to coincide with the direction 60 indicating the extraordinary light refractive index, and this direction is set as the extraordinary light direction 61, and the direction perpendicular to the direction is set as the ordinary light direction 62.
【００３６】光源である半導体レーザチップ１０１から
の出射光は、異常光方向６１に対して４５°傾いた出射
光の偏光方向６３とすると、異方性格子１１２を透過し
た光の偏光方向は、前述の説明により入射前後で保存さ
れるため、異常光方向６１に対して４５°傾いた偏光方
向Ａである６４になる。次に透過光の偏光方向Ａである
６４は、１／２波長板１１０により偏光方向が４５°回
転して、異常光方向に偏光した偏光方向Ｂである６５に
なり、光磁気記録媒体に向かう。If the emitted light from the semiconductor laser chip 101 as the light source is the polarization direction 63 of the emitted light inclined at 45 ° to the extraordinary light direction 61, the polarization direction of the light transmitted through the anisotropic grating 112 is As described above, since the polarization direction is preserved before and after the incidence, the polarization direction A becomes 64 which is inclined 45 ° with respect to the extraordinary light direction 61. Next, the polarization direction A of the transmitted light 64 is rotated by 45 ° by the half-wave plate 110 to become the polarization direction B 65 polarized in the extraordinary light direction, and heads toward the magneto-optical recording medium. .
【００３７】一方、光磁気記録媒体で反射した戻り光
は、出射光と同じ偏光方向の偏光方向Ｂである６５にな
り、１／２波長板１１０を再度透過して、異常光方向６
１に対して４５°傾いた直線偏光の偏光方向Ａである６
４になる。次に、異方性格子１１２により回折される
が、式（２）および式（３）から、４５°に傾いた偏光
方向Ａである６４の直線偏光の異常光成分は＋１次回折
光の偏光方向６６の光および０次透過光に回折され、常
光成分は−１次回折光の偏光方向６７の光および０次透
過光に回折される。偏光分離された６６および６７の偏
光方向の光はそれぞれ光検出素子１０２ｂ、１０２ａに
入射する。On the other hand, the return light reflected by the magneto-optical recording medium has a polarization direction B of 65, which is the same polarization direction as the outgoing light, passes through the half-wavelength plate 110 again, and returns to the extraordinary light direction 6.
6 which is the polarization direction A of the linearly polarized light inclined 45 ° with respect to 1.
It becomes 4. Next, although being diffracted by the anisotropic grating 112, from formulas (2) and (3), the extraordinary light component of 64 linearly polarized lights having the polarization direction A inclined at 45 ° is the polarization direction of the + 1st-order diffracted light. The ordinary light component is diffracted into the light in the polarization direction 67 of the -1st-order diffracted light and the 0th-order transmitted light. The lights in the polarization directions of 66 and 67, which have been polarization-separated, enter the light detection elements 102b and 102a, respectively.
【００３８】また、異方性格子１１２に入射する光の偏
光方向が、異常光方向６１に対して４５°傾いた場合、
つまり、常光成分と異常光成分の強度が等しい場合に
は、式（５）より常光と異常光の回折効率が等しいた
め、異常光＋１次回折光と、常光−１次回折光の強度は
等しくなる。しかし、光磁気記録媒体により反射された
戻り光の偏光方向は、光磁気記録媒体の磁気モーメント
に基づくカー効果により、記録された情報（磁気モーメ
ントの向き）に対応したカー回転角、＋θk または−θ
k だけ回転している。そのために、１／２波長板１１０
を透過して、異方性格子１１２に入射する光の偏光方向
も、異常光方向に対して（４５±θk ）°になる。When the polarization direction of light incident on the anisotropic grating 112 is inclined by 45 ° with respect to the extraordinary light direction 61,
That is, when the intensity of the ordinary light component is equal to the intensity of the extraordinary light component, the diffraction efficiency of the extraordinary light and the extraordinary light is equal according to Expression (5), so that the intensity of the extraordinary light + 1st-order diffracted light is equal to the intensity of the ordinary light-1st-order diffracted light. However, the polarization direction of the return light reflected by the magneto-optical recording medium is changed by the Kerr effect based on the magnetic moment of the magneto-optical recording medium, the Kerr rotation angle corresponding to the recorded information (the direction of the magnetic moment), + θ k or −θ
It rotates by k . Therefore, the half-wave plate 110
And the polarization direction of light incident on the anisotropic grating 112 is also (45 ± θ k ) ° with respect to the extraordinary light direction.
【００３９】したがって、異方性格子に入射する光の常
光および異常光成分強度のみをそれぞれ１００とする
と、θk に比例した強度変調±αがこれに加わり、光検
出素子１０２ａ、１０２ｂに入射する光強度Ｉo 、Ｉe
は式（６）、式（７）となる。光磁気記録媒体の情報を
読み出す場合は、Ｉe とＩo の信号の差分から戻り光変
調αを得ればよく、光磁気信号Ｒf は式（８）により検
出される。ここで、式（５）よりηe,+1＝ηo,-1である
からこれをη1 とおけばＲf はそれぞれ＋２αη1 また
は−２αη1 となる。Therefore, assuming that only the intensity of the ordinary light and the extraordinary light component of the light incident on the anisotropic grating is 100, the intensity modulation ± α proportional to θ k is added thereto, and the light is incident on the photodetectors 102a and 102b. Light intensity Io , Ie
Becomes the formulas (6) and (7). When reading information from the magneto-optical recording medium, the return light modulation α may be obtained from the difference between the signals Ie and Io , and the magneto-optical signal Rf is detected by equation (8). Here, since η e, + 1 = η o, −1 from equation (5), if this is set as η 1 , R f will be + 2αη 1 or −2αη 1 respectively.
【００４０】[0040]
【数１】 Ｉo ＝（１００−α）×ηo,-1または（１００＋α）×ηo,-1・・・・（６） Ｉe ＝（１００＋α）×ηe,+1または（１００−α）×ηe,+1・・・・（７） Ｒf ＝Ｉe −Ｉo ＝＋α×（ηe,+1＋ηo,-1）または−α×（ηe,+1＋ηo,-1）・・（８）I o = (100−α) × η o, −1 or (100 + α) × η o, −1 (6) I e = (100 + α) × η e, + 1 or (100) −α) × η e, + 1 (7) R f = I e −I o = + α × (η e, + 1 + η o, -1 ) or −α × (η e, + 1 + η o, -1 ) ・ ・ (8)
【００４１】一方、焦点誤差信号やトラッキング誤差信
号は、光検出素子１０２ａ、１０２ｂを各々複数個に分
割して、分割された光検出素子の各々からの信号を演算
することにより得ることができる。On the other hand, the focus error signal and the tracking error signal can be obtained by dividing each of the photodetectors 102a and 102b into a plurality and calculating the signals from each of the divided photodetectors.
【００４２】通常、焦点誤差検出法にはスポットサイズ
法、非点収差法、ナイフエッジ法などを用いる。これら
は、２つの光検出素子に入射する２つの回折光の光スポ
ットの大きさの違いで焦点誤差を検出するもの（スポッ
トサイズ法）、１つの光スポットが円形となるかまたは
楕円形となりその長軸と短軸の向きがどちらかよって焦
点誤差を検出するもの（非点収差法）、半月形の光スポ
ットの向きに応じて焦点誤差を検出するもの（ナイフエ
ッジ法）である。Usually, a spot size method, an astigmatism method, a knife edge method or the like is used as a focus error detection method. In these methods, a focus error is detected based on a difference in the size of light spots of two diffracted lights incident on two light detection elements (spot size method), and one light spot becomes circular or elliptical. One is to detect the focus error based on the direction of the long axis and the short axis (astigmatism method), and the other is to detect the focus error according to the direction of the half-moon light spot (knife edge method).
【００４３】これらの形状の光スポットが、光磁気記録
媒体上での焦点誤差の発生に伴って、光検出素子上に生
じるように、各々の検出法に応じて異方性格子の上面か
ら見た形状を変形して作製すればよい。通常このような
光スポットを変形する収差を発生させる格子の上面形状
は、曲線状となる。The light spots having these shapes are generated from the upper surface of the anisotropic grating in accordance with each detection method so that the light spots are generated on the photodetector with the occurrence of a focus error on the magneto-optical recording medium. What is necessary is just to deform | transform and shape it. Normally, the shape of the top surface of the grating that generates such aberration that deforms the light spot is curved.
【００４４】図６は、本発明の光磁気ヘッド装置におけ
る光検出素子上の光スポットを示す模式的上面図であ
り、図６を用いてさらに詳しくスポットサイズ法を説明
する。異方性格子を光のレンズ機能を有する格子の上面
形状とすることで、３分割後の光検出素子７０ａ、７０
ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆに入射する回
折光の焦点距離を変え、焦点誤差に対応する光検出素子
上の−１次回折光の光スポット７１および＋１次回折光
の光スポット７２のサイズ変化から、焦点誤差信号Ｓfe
は式（９）より検出する。FIG. 6 is a schematic top view showing a light spot on the photodetector in the magneto-optical head device of the present invention. The spot size method will be described in more detail with reference to FIG. By making the anisotropic grating a top surface shape of a grating having a light lens function, the photodetectors 70a, 70
b, 70c, 70d, 70e, and 70f, by changing the focal length of the diffracted light incident thereon, and changing the size of the light spot 71 of the -1st-order diffracted light and the light spot 72 of the + 1st-order diffracted light on the photodetector corresponding to the focus error. , The focus error signal S fe
Is detected from equation (9).
【００４５】ここで、Ｉa 、Ｉb 、Ｉc 、Ｉd 、Ｉe お
よびＩf はそれぞれ、分割された光検出素子７０ａ、７
０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅおよび７０ｆより得られ
た信号強度である。図６（ａ）は光磁気記録媒体が焦点
位置より遠い場合で、Ｓfe＞０、（ｂ）は光磁気記録媒
体が焦点位置にある場合で、Ｓfe＝０、（ｃ）は光磁気
記録媒体が焦点位置より近い場合で、Ｓfe＜０を示す。Here, I a , I b , I c , I d , I e and If are the divided photodetectors 70a and 70f, respectively.
0b, 70c, 70d, 70e and 70f. 6A shows a case where the magneto-optical recording medium is far from the focal position, S fe > 0, FIG. 6B shows a case where the magneto-optical recording medium is at the focal position, S fe = 0, and FIG. S fe <0 when the recording medium is closer than the focal position.
【００４６】[0046]
【数２】 Ｓfe＝（Ｉa ＋Ｉc ＋Ｉe ）−（Ｉb ＋Ｉd ＋Ｉf ）・・・（９） Ｓte＝（Ｉa ＋Ｉf ）−（Ｉc ＋Ｉd ） ・・・（１０）S fe = (I a + I c + I e ) − (I b + I d + I f ) (9) Ste = (I a + I f ) − (I c + I d ) (9) 10)
【００４７】一方、光磁気記録媒体上のトラックからの
光の外れである、トラッキング誤差検出法には、再生専
用に用いられる３ビーム法や、記録および再生の両方に
用いられるプッシュプル法などがある。３ビーム法の場
合、半導体レーザ出射端近傍（出射口の前）に３ビーム
回折素子および３ビーム光検出素子を設置する必要があ
る。また、プッシュプル法の場合には、図６の３分割光
検出素子において、トラッキング誤差信号Ｓteは式（１
０）より検出できる。On the other hand, the tracking error detection method, which is the deviation of light from the track on the magneto-optical recording medium, includes a three-beam method used exclusively for reproduction and a push-pull method used for both recording and reproduction. is there. In the case of the three-beam method, it is necessary to install a three-beam diffraction element and a three-beam photodetector near the emission end of the semiconductor laser (in front of the emission opening). In the case of the push-pull method, the tracking error signal Ste in the three-divided photodetector of FIG.
0) can be detected.
【００４８】上述の構成は、図１の光検出モジュール内
に半導体レーザチップを備え、また、回折素子１４ａに
よって、光磁気記録媒体に入射する光線である往路光線
および光磁気記録媒体により反射した戻り光である復路
光線の両者が、入射し回折される。したがって、往路光
線の場合には、±１次以上の回折光が損失光（不要光）
となり光磁気記録媒体に入射する光強度の低下を招いて
いる。また、復路の場合には、０次透過光が損失光とな
るため、光検出素子に入射される光の利用効率は低下す
る。光源である半導体レーザチップの出力および信号増
幅回路の性能がよい場合には、上述した構成の光磁気ヘ
ッド装置で十分に信号の読み書きができる。In the above-described configuration, a semiconductor laser chip is provided in the photodetection module shown in FIG. 1, and a forward beam, which is a light beam incident on the magneto-optical recording medium, and a return beam reflected by the magneto-optical recording medium are reflected by the diffraction element 14a. Both return light rays, which are light, are incident and diffracted. Therefore, in the case of the forward ray, the diffracted light of ± 1 order or more is lost light (unnecessary light).
And the intensity of light incident on the magneto-optical recording medium is reduced. Further, in the case of the return path, since the zero-order transmitted light becomes the loss light, the utilization efficiency of the light incident on the photodetector decreases. When the output of the semiconductor laser chip as the light source and the performance of the signal amplification circuit are good, the magneto-optical head device having the above-described configuration can sufficiently read and write signals.
【００４９】以上が、第一の実施の形態についての説明
であったが、次に、第二の実施の形態について光検出モ
ジュールと光磁気ヘッド装置の構成ついてのみ簡単に説
明する。他の部分は第一の実施の形態の説明で述べたも
のと同じである。第一の実施の形態で述べた以上に往復
路の光利用効率を高める手段として、光源である半導体
レーザが光検出素子から分離されて、異なる場所に設置
されている。The above is the description of the first embodiment. Next, the second embodiment will be briefly described only with respect to the configuration of the photodetector module and the magneto-optical head device. Other parts are the same as those described in the description of the first embodiment. As a means for improving the light use efficiency of the round trip path as described in the first embodiment, a semiconductor laser as a light source is separated from a photodetector and installed at a different place.
【００５０】図７は、本発明の他の実施態様の光磁気ヘ
ッド装置を示す概念的斜視図である。光検出モジュール
１５とは別に配された、光源である半導体レーザ１から
の出射光は、コリメートレンズ２、ビームスプリッタ
３、全反射プリズム４、集光レンズ５を透過した後、光
磁気記録媒体６で反射して、再度集光レンズ５、全反射
プリズム４を透過し、ビームスプリッタ３にて反射し、
コリメートレンズ７を透過して光検出モジュール１５に
入射する。本発明による光磁気ヘッド装置における光検
出モジュールの模式的断面図を図８に示す。図１に示し
た光検出モジュールとの相違点は、図１の半導体レーザ
チップ１０１が本構成では内蔵されていないこと、およ
び異方性格子１１２の溝の深さｄを変化させ、０次透過
効率を略０にしたことであり、その他は全て同じ構成で
ある。FIG. 7 is a conceptual perspective view showing a magneto-optical head device according to another embodiment of the present invention. Light emitted from the semiconductor laser 1 as a light source, which is separately provided from the light detection module 15, passes through the collimator lens 2, the beam splitter 3, the total reflection prism 4, and the condenser lens 5, and then passes through the magneto-optical recording medium 6. Reflected by the condenser lens 5 and the total reflection prism 4 again, reflected by the beam splitter 3,
The light passes through the collimating lens 7 and enters the light detection module 15. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the light detection module in the magneto-optical head device according to the present invention. The difference from the photodetection module shown in FIG. 1 is that the semiconductor laser chip 101 shown in FIG. 1 is not built in this configuration, and the depth d of the groove of the anisotropic grating 112 is changed so that the zero-order transmission That is, the efficiency is reduced to substantially zero, and the other configurations are all the same.
【００５１】本構成における回折素子の回折効率は、式
（１１）〜式（１４）となり、０次透過光強度が略０に
なる結果、信号検出に使用する１次回折効率ηo,-1及び
ηe,+1が前述の構成に比べ高くなり、往復での光利用効
率はおよそ１．５倍に向上する。しかし、図２と図７を
比べてわかるように、図２の構成に比べ、本構成は部品
点数が多いものの、従来例である図９と比べて約半分に
低減できて、小型化、コストダウンが図れる。 ηo,-1＞＞ηo,+1≒０・・・（１１） ηe,+1＞＞ηe,-1≒０・・・（１２） ηo,0 ＝ηe,0 ≒０ ・・・（１３） ηo,-1＝ηe,+1 ・・・（１４）The diffraction efficiency of the diffractive element in this configuration is expressed by the following equations (11) to (14), and the intensity of the zero-order transmitted light becomes substantially zero. As a result, the first-order diffraction efficiency η o, −1 used for signal detection. And η e, + 1 are higher than in the above-described configuration, and the light use efficiency in the round trip is improved about 1.5 times. However, as can be seen by comparing FIGS. 2 and 7, this configuration has a larger number of components than the configuration of FIG. 2, but can be reduced to about half as compared with the conventional example of FIG. Down can be achieved. η o, -1 >> η o, + 1 ≒ 0 ... (11) η e, + 1 >> η e, -1 ≒ 0 ... (12) η o, 0 = η e, 0 ≒ 0 (13) η o, -1 = η e, + 1 (14)
【００５２】[0052]
【実施例】「例１」本例を、図１を用いて説明する。ま
ず、異方性格子の形成法について述べる。異方性格子は
常光屈折率が１．５５、異常光屈折率が１．６５の重合
した高分子液晶薄膜を用いて形成した。配向処理された
ガラスの基板１０８上に、スピンコート法により厚さ
７．５μｍのモノマー液晶薄膜を形成後、紫外線照射を
行い重合固化させ、高分子液晶薄膜とした。EXAMPLE 1 This example will be described with reference to FIG. First, a method of forming an anisotropic lattice will be described. The anisotropic grating was formed using a polymerized polymer liquid crystal thin film having an ordinary light refractive index of 1.55 and an extraordinary light refractive index of 1.65. After forming a monomer liquid crystal thin film having a thickness of 7.5 μm on the glass substrate 108 having been subjected to the alignment treatment by a spin coating method, ultraviolet irradiation was performed to polymerize and solidify to form a polymer liquid crystal thin film.
【００５３】格子の形成は、図３に示すようにフォトリ
ソグラフィー法を用いて行い、光学異方軸と格子の長手
方向が略一致するようにして、格子周期が約１０μｍ、
溝の深さ７．５μｍの４段ステップ格子のホログラムを
形成した。本例では、焦点誤差検出法にスポットサイズ
法を使用したため、コンピュータシミュレーションによ
りスポットサイズ法として使用するのに最適なホログラ
ムパターンを設計した。The grating is formed by using photolithography as shown in FIG. 3 so that the optically anisotropic axis and the longitudinal direction of the grating substantially coincide with each other, and the grating period is about 10 μm.
A hologram having a groove depth of 7.5 μm and a four-step grating was formed. In this example, since the spot size method was used for the focus error detection method, an optimal hologram pattern to be used as the spot size method was designed by computer simulation.
【００５４】次に、この異方性格子を組み込んだ回折素
子の作製法について述べる。厚さ０．５ｍｍで片面に誘
電体多層膜の反射防止膜が施されている光学ガラスの基
板１０７の反射防止膜のない面と、１／２波長板１１０
で粘着層１０９が塗布された面とを貼合わせた。ここで
使用した１／２波長板１１０は、延伸されたポリカーボ
ネートフィルム製で、厚さ１００μｍのものであった。Next, a method of manufacturing a diffraction element incorporating this anisotropic grating will be described. A surface of the optical glass substrate 107 having a thickness of 0.5 mm and having an anti-reflection film of a dielectric multilayer film on one surface, and a half-wave plate 110;
And the surface on which the adhesive layer 109 was applied. The half-wave plate 110 used here was made of a stretched polycarbonate film and had a thickness of 100 μm.
【００５５】次に、異方性格子１１２が形成されたガラ
スの基板１０８の異方性格子側の面にスピンコート法に
より厚さ２０μｍにアクリル系の等方性充填材１１１を
塗布し、この塗布面と上記層状物の１／２波長板１１０
側とを合わせ、紫外線照射により重合固化して接着し
た。重合固化後の等方性充填材１１１の屈折率は１．６
であった。Next, an acrylic isotropic filler 111 having a thickness of 20 μm is applied by spin coating to the surface of the glass substrate 108 on which the anisotropic lattice 112 is formed, on the anisotropic lattice side. Coating surface and half-wave plate 110 of the above layered material
The sides were combined, polymerized and solidified by UV irradiation, and adhered. The refractive index of the isotropic filler 111 after polymerization and solidification is 1.6.
Met.
【００５６】以上のようにして形成された積層物を切断
・分離して回折素子とした。作製された回折素子の大き
さは、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ１．３ｍｍであり、光
学特性は、Ｐ偏光が入射した場合、透過効率が３６％、
＋１次回折効率が３６％、−１次回折効率が０．２％で
あり、Ｓ偏光が入射した場合、透過効率が３６％、−１
次回折効率が３６％、＋１次回折効率が０．２％であ
り、弱い高次回折光もあった。ただし、ここでＳ偏光と
は、格子の長手方向に平行な偏光であり、Ｐ偏光とは格
子の長手方向に直交した方向の偏光である。The laminate formed as described above was cut and separated to obtain a diffraction element. The size of the manufactured diffraction element is 3 mm in length, 3 mm in width, and 1.3 mm in thickness. When P-polarized light is incident, the transmission efficiency is 36%.
The + 1st-order diffraction efficiency is 36% and the -1st-order diffraction efficiency is 0.2%. When S-polarized light is incident, the transmission efficiency is 36% and -1.
The 36th-order diffraction efficiency was 0.2%, and the + 1st-order diffraction efficiency was 0.2%. Here, the S-polarized light is a polarized light parallel to the longitudinal direction of the grating, and the P-polarized light is a polarized light in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the grating.
【００５７】回折素子１４ａは、半導体レーザチップ１
０１、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂを備えたシ
リコン基板１０３が搭載された樹脂のサブモジュールパ
ッケージ１００に組み付けられ、調整されて接着剤で固
定された。The diffraction element 14a is a semiconductor laser chip 1
First, the silicon substrate 103 having the three-divided photodetectors 102a and 102b was mounted on a resin submodule package 100 on which the silicon substrate 103 was mounted, adjusted, and fixed with an adhesive.
【００５８】作製された光検出モジュール１４を図２に
示す光磁気ヘッド装置に組み込み、波長６５０ｎｍのレ
ーザ光を使用し、光磁気記録媒体６の情報の記録・再生
を行った。前述のように、焦点誤差検出にはスポットサ
イズ法を用い、３分割光検出素子１０２ａ、１０２ｂの
各分割検出素子からの信号を演算し、合焦点制御を行っ
た。また、トラッキング誤差検出は、プッシュプル法に
より、光検出素子１０２ａと１０２ｂにより制御した。
光磁気記録情報の再生信号は、光検出素子１０２ａと１
０２ｂの差動信号により得られ、本例においては良好な
再生信号を得ることができた。The fabricated photodetection module 14 was incorporated into a magneto-optical head device shown in FIG. 2, and recording and reproduction of information on the magneto-optical recording medium 6 were performed using a laser beam having a wavelength of 650 nm. As described above, the spot error method was used for focus error detection, signals from each of the three-division light detection elements 102a and 102b were calculated, and focus control was performed. The tracking error detection was controlled by the light detection elements 102a and 102b by the push-pull method.
The reproduction signal of the magneto-optical recording information is transmitted to the photodetectors 102a and 1
02b, and a good reproduced signal could be obtained in this example.
【００５９】「例２」本例を、図８を参照にして説明す
る。まず、異方性格子の形成法について述べる。異方性
格子は常光屈折率が１．５５、異常光屈折率が１．６５
の重合した高分子液晶薄膜を用いて形成した。配向処理
されたガラスの基板１０８上に、スピンコート法により
厚さ９．８μｍのモノマー液晶薄膜を形成後、紫外線照
射を行い重合固化させ、高分子液晶薄膜とした。Example 2 This example will be described with reference to FIG. First, a method of forming an anisotropic lattice will be described. The anisotropic grating has an ordinary light refractive index of 1.55 and an extraordinary light refractive index of 1.65.
Formed using a polymer liquid crystal thin film obtained by polymerizing the above. After forming a monomer liquid crystal thin film having a thickness of 9.8 μm on the glass substrate 108 having been subjected to the alignment treatment by a spin coat method, the liquid crystal was polymerized and solidified by irradiation with ultraviolet rays to obtain a polymer liquid crystal thin film.
【００６０】格子の形成は、図３に示すようにフォトリ
ソグラフィー法を用いて行い、光学異方軸と格子の長手
方向が略一致するようにして、格子周期が約１０μｍ、
溝の深さ９．８μｍの４段ステップ格子のホログラムを
形成した。本例では、焦点誤差検出法にスポットサイズ
法を使用したため、コンピュータシミュレーションによ
りスポットサイズ法として使用するのに最適なホログラ
ムパターンを設計した。The grating is formed by photolithography, as shown in FIG. 3, so that the optical anisotropic axis and the longitudinal direction of the grating substantially coincide with each other, and the grating period is about 10 μm.
A hologram having a groove depth of 9.8 μm and a four-step grating was formed. In this example, since the spot size method was used for the focus error detection method, an optimal hologram pattern to be used as the spot size method was designed by computer simulation.
【００６１】次に、この異方性格子を組み込んだ回折素
子の作製法に関して述べる。異方性格子１１２が形成さ
れたガラスの基板１０８の異方性格子側の面にスピンコ
ート法により厚さ２０μｍにアクリル系の等方性充填材
１１１を塗布し、この塗布面と厚さ０．５ｍｍで片面に
誘電体多層膜の反射防止膜が施されている光学ガラスの
基板１０７の反射防止膜のない面とを合わせ、紫外線照
射により重合固化して接着した。重合固化後の等方性充
填材１１１の屈折率は１．６であった。ただし、本例で
は、図８の１／２波長板１１０は組み込まなかった。Next, a method of manufacturing a diffraction element incorporating the anisotropic grating will be described. Acrylic isotropic filler 111 is applied to a thickness of 20 μm by spin coating on a surface of the glass substrate 108 on which the anisotropic lattice 112 is formed, on the anisotropic lattice side. A surface of the optical glass substrate 107 having a thickness of 0.5 mm and having an anti-reflection film of a dielectric multilayer film on one surface was aligned with the surface without the anti-reflection film, and polymerized and solidified by ultraviolet irradiation to be adhered. The refractive index of the isotropic filler 111 after polymerization and solidification was 1.6. However, in this example, the half-wave plate 110 of FIG. 8 was not incorporated.
【００６２】以上のようにして作製された積層物を切断
・分離して回折素子とした。作製された回折素子の大き
さは、縦３ｍｍ、横３ｍｍ、厚さ１．２ｍｍであり、光
学特性は、Ｐ偏光が入射した場合、透過効率が０．２
％、＋１次回折効率が７８％、−１次回折効率が０．２
％であり、Ｓ偏光が入射した場合、透過効率が０．２
％、−１次回折効率が７８％、＋１次回折効率が０．２
％であり、弱い高次回折光もあった。これらの値は例１
と大きく異なり、透過効率は低いが、Ｐ偏光に対する＋
１次回折効率およびＳ偏光に対する−１次回折効率は２
倍以上と大きかった。The laminate produced as described above was cut and separated to obtain a diffraction element. The size of the manufactured diffraction element is 3 mm in length, 3 mm in width, and 1.2 mm in thickness, and the optical characteristics are such that when P-polarized light is incident, the transmission efficiency is 0.2.
%, + 1st-order diffraction efficiency is 78%, -1st-order diffraction efficiency is 0.2
%, And the transmission efficiency is 0.2 when S-polarized light is incident.
%, -1st-order diffraction efficiency is 78%, + 1st-order diffraction efficiency is 0.2
%, And there was also weak high-order diffracted light. These values are in Example 1
And the transmission efficiency is low, but + for P-polarized light.
The first-order diffraction efficiency and the −1st-order diffraction efficiency for S-polarized light are 2
It was bigger than twice.
【００６３】回折素子１５ａは、３分割光検出素子１０
２ａ、１０２ｂを備えたシリコン基板１０３が搭載され
た樹脂製のサブモジュールパッケージ１００に組み付け
られ、調整されて接着剤で固定された。The diffraction element 15a is a three-divided photodetector 10
It was mounted on a resin sub-module package 100 on which a silicon substrate 103 having 2a and 102b was mounted, adjusted, and fixed with an adhesive.
【００６４】作製された光検出モジュール１５を図７に
示す光磁気ヘッド装置に組み込み、波長６５０ｎｍのレ
ーザ光を使用し、光磁気記録媒体６に情報の記録・再生
を行った。このとき、光検出モジュール１５に入射する
光の偏光方向と、異方性格子の異常光屈折率を示す方向
とのなす角度が４５゜になるように、光検出モジュール
１５を組み込んだ。前述のように、焦点誤差検出にはス
ポットサイズ法を用い、３分割光検出素子１０２ａ、１
０２ｂの各分割検出素子からの信号を演算し、合焦点制
御を行った。また、トラッキング誤差検出は、プッシュ
プル法により、光検出素子１０２ａと１０２ｂにより制
御した。光磁気記録情報の再生信号は、光検出素子１０
２ａと１０２ｂの差動信号により得られ、本例において
は光利用効率の高い良好な再生信号が得られた。The fabricated photodetection module 15 was incorporated in a magneto-optical head device shown in FIG. 7, and information was recorded and reproduced on the magneto-optical recording medium 6 using a laser beam having a wavelength of 650 nm. At this time, the light detection module 15 was assembled so that the angle between the polarization direction of the light incident on the light detection module 15 and the direction indicating the extraordinary light refractive index of the anisotropic grating was 45 °. As described above, the spot size method is used for focus error detection, and the three-divided light detection elements 102a,
Signals from each of the divided detection elements 02b were calculated, and focus control was performed. The tracking error detection was controlled by the light detection elements 102a and 102b by the push-pull method. The reproduction signal of the magneto-optical recording information is transmitted to the photodetector 10
The signal was obtained by the differential signal of 2a and 102b, and in this example, a good reproduced signal having high light use efficiency was obtained.
【００６５】[0065]
【発明の効果】以上のように、本発明の光ヘッド装置に
おいては、装置を構成する光学部品の点数が少ないため
構成が単純であり、組立工数が少なくなることから量産
性がよい。さらに小型化、薄型化が可能であり、携帯向
けの用途などには好適である。また本発明の光ヘッド装
置の場合、光記録媒体として光磁気記録媒体（光磁気デ
ィスク）を使用する光磁気ヘッド装置が好ましく使用で
きる。As described above, in the optical head device according to the present invention, the number of optical components constituting the device is small, the configuration is simple, and the number of assembling steps is reduced, so that mass productivity is good. Further, it can be reduced in size and thickness, and is suitable for use in portable applications. In the case of the optical head device of the present invention, a magneto-optical head device using a magneto-optical recording medium (magneto-optical disk) as the optical recording medium can be preferably used.
【図１】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出モジ
ュールの模式的断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of a photodetection module in a magneto-optical head device according to the present invention.
【図２】本発明の光磁気ヘッド装置を示す概念的斜視
図。FIG. 2 is a conceptual perspective view showing a magneto-optical head device according to the present invention.
【図３】４段ステップ格子の形成法を示す概念図。
（ａ）高分子液晶薄膜上に形成したフォトレジストをパ
ターニングした様子を示す断面図、（ｂ）ドライエッチ
ング法により高分子液晶薄膜をエッチングした様子を示
す断面図、（ｃ）フォトレジストを再塗布してパターニ
ングした様子を示す断面図、（ｄ）再ドライエッチング
法により高分子液晶薄膜をさらにエッチングした様子を
示す模式的断面図。FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a method of forming a four-step grating.
(A) A cross-sectional view showing a state where a photoresist formed on a polymer liquid crystal thin film is patterned, (b) a cross-sectional view showing a state where a polymer liquid crystal thin film is etched by a dry etching method, and (c) a photoresist is reapplied. FIG. 3D is a cross-sectional view showing a state in which the polymer liquid crystal thin film is further etched by a re-dry etching method.
【図４】異方性格子の格子形状とこれにより生じる位相
差を示す図。（ａ）異方性格子の格子形状を示す断面
図、（ｂ）異常光線に対する位相差形状を示す概念図、
（ｃ）常光線に対する位相差形状を示す概念図。FIG. 4 is a diagram showing a lattice shape of an anisotropic lattice and a phase difference generated by the lattice shape. (A) a sectional view showing a lattice shape of an anisotropic grating, (b) a conceptual diagram showing a phase difference shape with respect to an extraordinary ray,
(C) A conceptual diagram showing a phase difference shape with respect to an ordinary ray.
【図５】本発明の光磁気ヘッド装置における回折素子を
透過する光の偏光特性を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing polarization characteristics of light transmitted through a diffraction element in the magneto-optical head device of the present invention.
【図６】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出素子
上の光スポットを示す模式的上面図。（ａ）光磁気記録
媒体が焦点位置より遠い場合、（ｂ）光磁気記録媒体が
焦点位置にある場合、（ｃ）光磁気記録媒体が焦点位置
より近い場合。FIG. 6 is a schematic top view showing a light spot on a photodetector in the magneto-optical head device of the present invention. (A) when the magneto-optical recording medium is farther from the focal position; (b) when the magneto-optical recording medium is at the focal position; and (c) when the magneto-optical recording medium is closer to the focal position.
【図７】本発明の他の実施態様の光磁気ヘッド装置を示
す概念的斜視図。FIG. 7 is a conceptual perspective view showing a magneto-optical head device according to another embodiment of the present invention.
【図８】本発明の光磁気ヘッド装置における光検出モジ
ュールの模式的断面図。FIG. 8 is a schematic sectional view of a photodetection module in the magneto-optical head device according to the present invention.
【図９】従来の光磁気ヘッド装置の一例を示す概念的斜
視図。FIG. 9 is a conceptual perspective view showing an example of a conventional magneto-optical head device.
１：半導体レーザ ２：コリメートレンズ ３：ビームスプリッタ ４：反射プリズム ５：集光レンズ ６：光磁気記録媒体 ７：コリメートレンズ ８：ビームスプリッタ ９：シリンドリカルレンズ １０：４分割光検出器 １１：１／２波長板 １２：検光子 １３：２分割光検出器 １４：光検出モジュール １４ａ：回折素子 １４ｂ：サブモジュール １５：光検出モジュール １５ａ：回折素子 １５ｂ：サブモジュール ４１：フォトレジスト ４２：高分子液晶薄膜 ４３：基板 ４４：フォトレジスト ６０：異常光屈折率を示す方向 ６１：異常光方向 ６２：常光方向 ６３：出射光の偏光方向 ６４：偏光方向Ａ ６５：偏光方向Ｂ ６６：＋１次回折光の偏光方向 ６７：−１次回折光の偏光方向 ７０ａ〜７０ｃ：３分割光検出素子 ７０ｄ〜７０ｆ：３分割光検出素子 ７１：−１次回折光の光スポット ７２：＋１次回折光の光スポット １００：サブモジュールパッケージ １０１：半導体レーザチップ １０２ａ：光検出素子 １０２ｂ：光検出素子 １０３：シリコン基板 １０４：出射光 １０５：戻り光 １０６ａ：−１次回折光 １０６ｂ：＋１次回折光 １０６ｃ：０次透過光 １０７：基板 １０８：基板 １０９：粘着層 １１０：１／２波長板 １１１：等方性充填材 １１２：異方性格子 1: Semiconductor laser 2: Collimating lens 3: Beam splitter 4: Reflecting prism 5: Condensing lens 6: Magneto-optical recording medium 7: Collimating lens 8: Beam splitter 9: Cylindrical lens 10: Four-split photodetector 11: 1 / 2 wavelength plate 12: analyzer 13: 2 split photodetector 14: photodetector module 14a: diffractive element 14b: submodule 15: photodetector module 15a: diffractive element 15b: submodule 41: photoresist 42: polymer liquid crystal thin film 43: substrate 44: photoresist 60: direction showing extraordinary light refractive index 61: extraordinary light direction 62: ordinary light direction 63: polarization direction of emitted light 64: polarization direction A 65: polarization direction B 66: polarization direction of + 1st-order diffracted light 67: polarization direction of -1st-order diffracted light 70a to 70c: three-divided photodetector 70d to 70f: Split light detecting element 71: Light spot of -1st-order diffracted light 72: Light spot of + 1st-order diffracted light 100: Sub-module package 101: Semiconductor laser chip 102a: Light detecting element 102b: Light detecting element 103: Silicon substrate 104: Outgoing light 105 : Return light 106a: -1st-order diffracted light 106b: + 1st-order diffracted light 106c: 0th-order transmitted light 107: Substrate 108: Substrate 109: Adhesive layer 110: 波長 wavelength plate 111: Isotropic filler 112: Anisotropic grating
Claims (3)
体上に集光させるための集光手段と、前記光記録媒体か
らの反射戻り光を回折させる回折素子と、前記回折素子
を透過した反射戻り光を受光する光検出素子とを備えた
光ヘッド装置において、前記回折素子は光学異方性媒質
からなりその格子の断面形状が非対称な鋸歯状または階
段状であり、前記格子の少なくとも溝部には光学等方性
媒質が充填され、かつ前記光学等方性媒質の屈折率の値
が前記光学異方性媒質の常光屈折率と異常光屈折率の中
間の値であることを特徴とする光ヘッド装置。A light source; a light condensing means for converging light emitted from the light source onto an optical recording medium; a diffractive element for diffracting reflected return light from the optical recording medium; and a diffractive element. An optical head device comprising: a light detecting element for receiving the transmitted reflected return light; wherein the diffractive element is made of an optically anisotropic medium, and the cross-sectional shape of the grating is asymmetrical sawtooth shape or step shape, and At least the groove is filled with an optically isotropic medium, and the value of the refractive index of the optically isotropic medium is an intermediate value between the ordinary light refractive index and the extraordinary light refractive index of the optically anisotropic medium. Optical head device.
折率を示す方向が、前記光記録媒体からの反射戻り光で
あり前記格子に入射する光の偏光方向に対して略４５°
の角度をなしていることを特徴とする請求項１記載の光
ヘッド装置。2. A direction in which an extraordinary refractive index of the optically anisotropic medium of the diffraction element is approximately 45 ° with respect to a polarization direction of light that is reflected return light from the optical recording medium and is incident on the grating.
2. The optical head device according to claim 1, wherein the optical head device has an angle of.
光記録媒体上に結ぶ光焦点の誤差検出器としての機能を
有するように、前記回折素子の格子が形成されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載の光ヘッド装置。3. A grating of the diffraction element is formed such that the diffraction element has a function as an error detector of an optical focus connected to an optical recording medium together with the light detection element. The optical head device according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177725A JP2000011424A (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Optical head device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10177725A JP2000011424A (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Optical head device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000011424A true JP2000011424A (en) | 2000-01-14 |
| JP2000011424A5 JP2000011424A5 (en) | 2005-05-26 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10177725A Pending JP2000011424A (en) | 1998-06-24 | 1998-06-24 | Optical head device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000011424A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6728035B2 (en) | 1999-04-28 | 2004-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device with diffraction grating having plural grating regions |
| US7095124B2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-08-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
-
1998
- 1998-06-24 JP JP10177725A patent/JP2000011424A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6728035B2 (en) | 1999-04-28 | 2004-04-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical device with diffraction grating having plural grating regions |
| US7095124B2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-08-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device |
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