JP2685790B2 - Device consisting of optical system including polarizing element - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、磁気光学効果を利用して光磁気ディスク
の情報を読み取る光磁気ヘッドなどの偏光素子を含む光
学系からなる装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus including an optical system including a polarizing element such as a magneto-optical head for reading information on a magneto-optical disk by utilizing a magneto-optical effect. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、レーザ光の照射により媒体の温度を上昇さ
せて、保磁力が低下する性質を利用して、情報の記録、
消去をなしうる光磁気ディスクが知られている。この光
磁気ディスクの情報を再生する場合は、カー効果または
ファラデー効果を利用する。つまり、レーザ光が磁化さ
れた光磁気ディスクで反射されたり、光磁気ディスクを
透過（通過）する際に偏光面が回転する現象を利用し
て、レーザ光の偏光状態の微小な変化を検出することで
情報信号を読み取っている。この情報信号の読み取りを
行う光磁気ヘッドの一例を第10図に示す。Conventionally, by recording the information by utilizing the property that the temperature of the medium is raised by the irradiation of the laser beam and the coercive force is lowered,
An erasable magneto-optical disk is known. When reproducing information on this magneto-optical disk, the Kerr effect or Faraday effect is used. That is, a minute change in the polarization state of the laser light is detected by utilizing the phenomenon that the polarization plane rotates when the laser light is reflected by the magnetized magneto-optical disk or passes through (passes through) the magneto-optical disk. The information signal is read by that. An example of a magneto-optical head for reading this information signal is shown in FIG.

第10図において、１は半導体レーザ（レーザ光源）、
２はコリメートレンズ、３はビームスプリッタ、４は対
物レンズ、10は光磁気ディスクである。半導体レーザ１
から出射されたレーザ光Ｌは、コリメートレンズ２で平
行光にされた後、ビームスプリッタ３を透過して、対物
レンズ４で絞られて光磁気ディスク10に集光されるとと
もに、反射される。この反射光（レーザ光）L1はカー効
果を受けて偏光面が回転されて、再び、対物レンズ４を
通過した後、ビームスプリッタ３により反射されてビー
ムスプリッタ20に向かう。In FIG. 10, 1 is a semiconductor laser (laser light source),
Reference numeral 2 is a collimator lens, 3 is a beam splitter, 4 is an objective lens, and 10 is a magneto-optical disk. Semiconductor laser 1
The laser light L emitted from is collimated by the collimator lens 2, transmitted through the beam splitter 3, focused by the objective lens 4, condensed on the magneto-optical disk 10, and reflected. The reflected light (laser light) L1 is subjected to the Kerr effect, the plane of polarization is rotated, passes through the objective lens 4 again, and is reflected by the beam splitter 3 toward the beam splitter 20.

上記ビームスプリッタ20に入射された反射光L1は、一
部が反射されて集光レンズおよびシリンドリカルレンズ
からなるセンサレンズ６に入射し、４分割フォトダイオ
ード（検知器）９に集光される。この４分割フォトダイ
オード９からの出力を受けた比較回路12によって、フォ
ーカスおよびトラッキング状態が検知され、サーボ機構
（図示せず）によりフォーカシングおよびトラッキング
を行う。一方、上記反射光L1の透過光は、偏光ビームス
プリッタ22に入射し、透過または反射されて光検知器
７、８に検出される。ここで、光磁気ディスク10に反射
された反射光L1の偏光状態に微小な変化が生じている場
合は、光検出器７、８に向かう光の光強度に変化が生じ
る。したがって、両検出器７、８の出力を差動検出器11
により差動検出して、光磁気ディスク10の情報を読み取
ることができる。A part of the reflected light L1 incident on the beam splitter 20 is reflected, enters a sensor lens 6 including a condenser lens and a cylindrical lens, and is condensed on a four-division photodiode (detector) 9. The comparison circuit 12 receiving the output from the four-division photodiode 9 detects the focus and tracking states, and the servo mechanism (not shown) performs focusing and tracking. On the other hand, the transmitted light of the reflected light L1 enters the polarization beam splitter 22, is transmitted or reflected, and is detected by the photodetectors 7 and 8. Here, when the polarization state of the reflected light L1 reflected on the magneto-optical disk 10 is slightly changed, the light intensity of the light directed to the photodetectors 7 and 8 is changed. Therefore, the outputs of both detectors 7 and 8 are set to the differential detector 11
Thus, the information on the magneto-optical disk 10 can be read by differential detection.

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

ところが、上記従来技術では、フォーカスおよびトラ
ッキング状態の検出と、差動検出とを行うにあたり、反
射光L1を複数のビームスプリッタ20、22を用いて分離し
ているので、光磁気ヘッドがコンパクトにならず、ま
た、高価な偏光素子を多く必要とする。However, in the above-mentioned conventional technique, the reflected light L1 is separated by using the plurality of beam splitters 20 and 22 in performing the detection of the focus and tracking states and the differential detection. In addition, many expensive polarizing elements are required.

ここで、光の波長以下の格子のピッチを有する回折格
子においては、回折効率に入射光の偏光依存性があるこ
とが知られている（M.G.Moharam et.al.Appl.Opt.23 32
14（1984年））。たとえば、格子ピッチΛが0.5μｍ
で、波長λが780nmの回折格子について実験したとこ
ろ、第11図のように、Ｓ偏光とＰ偏光とでは、回折効率
が大きく異なっている。そこで、第10図の偏光ビームス
プリッタ22の代わりに上記回折格子を用い、この回折格
子によりビームスプリッタ20を透過した光L1を分離し
て、高価な偏光素子を安価にすることも考えられるが、
この方法では回折格子を偏光ビームスプリッタの代わり
として用いるだけで、光磁気ヘッドがやはり大型にな
る。Here, in a diffraction grating having a grating pitch equal to or less than the wavelength of light, it is known that the diffraction efficiency depends on the polarization of incident light (MG Moharam et.al.Appl.Opt.23 32
14 (1984)). For example, the lattice pitch Λ is 0.5 μm
Then, when an experiment was carried out on a diffraction grating having a wavelength λ of 780 nm, as shown in FIG. 11, the diffraction efficiencies of S-polarized light and P-polarized light are significantly different. Therefore, it is conceivable that the diffraction grating is used instead of the polarization beam splitter 22 of FIG. 10, and the light L1 that has passed through the beam splitter 20 is separated by this diffraction grating to make an expensive polarizing element inexpensive.
In this method, only the diffraction grating is used instead of the polarization beam splitter, and the magneto-optical head becomes large.

上記課題は偏光素子を光磁気ヘッドに用いた場合以外
にも同様に生じる。つまり、レーザ光を受けて透過光お
よび回折光を出射する偏光素子単体についての課題とし
てとらえると、１つの偏光素子について、１つの透過光
と回折光とが得られるのみであり、したがって、情報量
を多く得ようとすれば、多くの偏光素子が必要になる。
また、偏光素子からの光を差動検出する差動検出器を備
えた偏光解析装置についての課題としてとらえると、や
はり、情報量を多く得ようとすれば、多くの偏光素子が
必要になる。The above-mentioned problem similarly occurs except when the polarizing element is used in the magneto-optical head. In other words, when viewed as a problem regarding a single polarizing element that receives laser light and emits transmitted light and diffracted light, only one transmitted light and one diffracted light can be obtained for one polarizing element. If a large number of polarizing elements are to be obtained, many polarizing elements will be required.
Further, when grasped as a subject of a polarization analyzer including a differential detector that differentially detects light from the polarization elements, again, many polarization elements are required to obtain a large amount of information.

この発明は上記課題に鑑みてなされたもので、安価で
多くの情報量が得られる偏光解析装置や、小型化を図り
得る光磁気ヘッドなどに有効な偏光素子を含む光学系か
らなる装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a polarization analyzer that is inexpensive and can obtain a large amount of information, and a device that includes an optical system that includes a polarizing element that is effective for a magneto-optical head that can be downsized. The purpose is to do.

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

上記目的を達成するために、この出願の請求項（１）
の偏光素子を含む光学系からなる装置は、レーザ光源
と、該レーザー光源からのレーザ光の波長以下の短いピ
ッチの第１および第２の格子が、同一基板の対向する２
つの表面または２枚の基板の一方の表面に、格子の方向
が互いに交差する方向にそれぞれ設けられ、上記レーザ
光を受けて透過光および２つの回折光を出射する偏光素
子とを備え、上記第１または第２の格子の方向と直角な
方向であって、上記基板の１つの表面上にそれぞれ設定
された２つのＫベクトルがなすＫベクトル角を、上記レ
ーザ光の光軸に垂直な平面に投影した投影角が10゜ない
し20゜に設定されているものである。In order to achieve the above object, the claims (1) of this application
In an apparatus including an optical system including a polarizing element, the laser light source and the first and second gratings having a short pitch which is equal to or less than the wavelength of the laser light from the laser light source are arranged on the same substrate to face each other.
A polarizing element which is provided on one surface or on one surface of the two substrates in a direction in which the grating directions intersect each other, and which receives the laser light and emits transmitted light and two diffracted light. The K vector angle formed by the two K vectors set on one surface of the substrate in a direction perpendicular to the direction of the first or second grating is set to a plane perpendicular to the optical axis of the laser light. The projected angle of projection is set to 10 ° to 20 °.

また、この出願の請求項（２）の装置は、レーザー光
源と、該レーザー光源からのレーザ光の波長以下の短い
ピッチの第１および第２の格子が、同一基板の対向する
２つの表面または２枚の基板の一方の表面に、格子の方
向が互いに交差する方向にそれぞれ設けられ、上記レー
ザ光を受けて透過光および２つの回折光を出射する偏光
素子とを備え、上記レーザ光の偏光面の位置が、上記第
１または第２の格子の方向と直角な方向であって、上記
基板の１つの表面上にそれぞれ設定された２つのＫベク
トルがなすＫベクトル角を、上記レーザ光の光軸に垂直
な平面に投影した投影角が２等分する軸線またはこの軸
線に対して90゜回転した軸線に対して、５゜以内の傾き
を有する角度に設定されているものである。Further, in the apparatus of claim (2) of this application, the laser light source and the first and second gratings having a short pitch of the wavelength of the laser light from the laser light source or less are provided on two opposite surfaces of the same substrate or Polarization elements for polarizing the laser beam are provided on one surface of the two substrates, the polarizing elements being provided in directions in which the gratings intersect with each other and emitting the transmitted beam and the two diffracted beams in response to the laser beam. The position of the plane is a direction perpendicular to the direction of the first or second grating, and the K vector angle formed by two K vectors respectively set on one surface of the substrate is defined by the K vector angle of the laser light. The projection angle projected on a plane perpendicular to the optical axis is set to an angle having an inclination of 5 ° or less with respect to an axis line that bisects the axis line or an axis line that is rotated by 90 degrees with respect to this axis line.

〔作用〕[Action]

この出願の各請求項の発明によれば、偏光素子には入
射するレーザ光の波長以下の短いピッチの第１および第
２の格子が、同一基板の対向する２つの表面または２枚
の基板の一方の表面に、格子の方向が互いに交差する方
向にそれぞれ設けられているので、１つのレーザ光から
透過光および２つの回折光が得られる。したがって、１
つの偏光素子により、多くの情報量を得ることができる
とともに、この偏光素子はビームスプリッタに比べ製造
性が良く、安価である。According to the invention of each of the claims of this application, the first and second gratings having a short pitch, which are equal to or less than the wavelength of the incident laser light, are provided in the polarizing element on two surfaces of the same substrate or two substrates facing each other. Since the gratings are provided on one surface in the directions intersecting with each other, the transmitted light and the two diffracted lights can be obtained from one laser light. Therefore, 1
A large amount of information can be obtained by one polarizing element, and this polarizing element has better manufacturability and is less expensive than a beam splitter.

また、請求項（１）の発明では、投影角が小さいの
で、２つの回折光のなす角度が小さくなる。さらに、請
求項（２）の発明では、偏光面の位置が、投影角を２等
分する軸線またはこの軸線に対して90゜回転した軸線に
対して５゜以内の傾きを有しているので、偏光面が回転
したときに、両格子からの回折光強度が大きく変化す
る。Further, in the invention of claim (1), since the projection angle is small, the angle formed by the two diffracted lights is small. Further, in the invention of claim (2), since the position of the plane of polarization has an inclination within 5 ° with respect to an axis that bisects the projection angle or an axis that is rotated by 90 ° with respect to this axis. When the plane of polarization is rotated, the intensity of diffracted light from both gratings changes greatly.

上記偏光素子を光磁気ヘッドに用いた場合は、偏光素
子が透過光および２つの回折光を出射するので、１つの
偏光素子により従来のビームスプリッタおよび偏光ビー
ムスプリッタの役割が果たされる。したがって、部分点
数が少なくなるとともに、光磁気ヘッドが小型になる。When the above polarizing element is used in the magneto-optical head, the polarizing element emits the transmitted light and the two diffracted lights, and thus the single polarizing element serves as the conventional beam splitter and the polarizing beam splitter. Therefore, the number of partial points is reduced and the magneto-optical head is downsized.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面にしたがって説明す
る。第１図、第７図および第８図において、第10図の従
来例と同一部分または相当部分には、同一符号を付して
おり、その詳しい説明を省略する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, FIG. 7 and FIG. 8, the same or corresponding parts as those of the conventional example of FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第１図はこの発明の一実施例を示す。第１図におい
て、５は偏光素子で、ビームスプリッタ３と４分割フォ
トダイオード９との間に配設されている。上記偏光素子
５には、第２図のように、基板5aの一方の面5bにＤ方向
の格子5d、5bに対向する面5cにＥ方向の格子5eが、２つ
の格子の方向が互いに交差するようにそれぞれ配設され
ており、格子5dおよび5eのピッチΛが0.51μｍでレーザ
光の波長（たとえば、780nm）よりも短く設定されてい
る（第１図では格子5eのみ図示している）。ここで、第
11図のように、格子の凹部と凸部の高さの差で表される
格子の深さを変えることによって、第２図の両格子5d、
5eの回折効率を変えることができる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a polarizing element, which is arranged between the beam splitter 3 and the four-division photodiode 9. In the polarizing element 5, as shown in FIG. 2, a grating 5d in the D direction is formed on one surface 5b of the substrate 5a, a grating 5e in the E direction is formed on a surface 5c opposite to the surface 5b, and the directions of the two gratings intersect each other. And the pitches Λ of the gratings 5d and 5e are set to 0.51 μm and shorter than the wavelength of the laser light (for example, 780 nm) (only the grating 5e is shown in FIG. 1). . Where
As shown in FIG. 11, by changing the depth of the lattice represented by the difference in height between the concave and convex portions of the lattice, both lattices 5d in FIG.
The diffraction efficiency of 5e can be changed.

つぎに、偏光素子５の配置角度について説明する。上
記ビームスプリッタ３から反射された反射光L1の光軸方
向を、第３図のＺ軸に設定して説明する。Ｘ、Ｙ軸は、
上記Ｚ軸に直角なＸ−Ｙ平面上に設定されている。Next, the arrangement angle of the polarizing element 5 will be described. The optical axis direction of the reflected light L1 reflected from the beam splitter 3 will be described by setting the Z axis in FIG. The X and Y axes are
It is set on the XY plane perpendicular to the Z axis.

Ｄは格子5dの方向を、両回折光L2、L3および透過光L4
の出射する面5b上に設定した線、Ｅは格子5eの方向を、
上記面5b上に設定した線、角ψはこの格子方向の線Ｄ、
ＥとＺ軸とのなす立体的な角度である。Ｔは上記格子方
向の線Ｄ、Ｅ間の角度、つまり、２つの格子5d、5eが面
5b上でなす交差角、ｍ−ｎ線はこの交差角Ｔを面5b上で
２分割する中心線、角Ａはこのｍ−ｎ線とＺ軸とのなす
角である。Ｘ軸は上記中心線ｍ−ｎをＸ−Ｙ平面に投影
した軸線、Ｙ軸はこのＸ軸に直角な軸線である。D is the direction of the grating 5d, and both diffracted light L2, L3 and transmitted light L4
E is the line set on the surface 5b from which is emitted, E is the direction of the grating 5e,
The line set on the surface 5b, the angle ψ, is the line D in this lattice direction,
It is a three-dimensional angle formed by the E and Z axes. T is the angle between the lines D and E in the lattice direction, that is, the two lattices 5d and 5e are planes.
An intersection angle mn line formed on 5b is a center line that divides the intersection angle T into two on the surface 5b, and an angle A is an angle formed between the mn line and the Z axis. The X axis is an axis projecting the center line mn on the XY plane, and the Y axis is an axis perpendicular to the X axis.

Kd、Keは格子方向の線Ｄ、Ｅに直角な方向のＫベクト
ルを示し、TkはこのＫベクトルKdとKeとがなすＫベクト
ル角、２αはこのＫベクトル角TkをＸ−Ｙ平面に投影し
た投影角、K1、K2はＫベクトルKd、KeをＸ−Ｙ平面に投
影した投影Ｋベクトルである。この実施例では、上記投
影角２αを90゜に設定している。つまり、面5b上におけ
る２つの格子5d、5eに直角なＫベクトルKd、Keのなす角
Tkを、Ｘ−Ｙ平面に投影した投影角２αが90゜に設定さ
れている。Kd and Ke represent the K vector in the direction perpendicular to the lines D and E in the lattice direction, Tk is the K vector angle formed by the K vector Kd and Ke, and 2α is the K vector angle Tk projected onto the XY plane. The projected angles K1 and K2 are projected K vectors obtained by projecting the K vectors Kd and Ke onto the XY plane. In this embodiment, the projection angle 2α is set to 90 °. That is, the angle formed by the K vectors Kd and Ke perpendicular to the two lattices 5d and 5e on the surface 5b.
The projection angle 2α obtained by projecting Tk onto the XY plane is set to 90 °.

θはレーザ光L1の偏光面ＰとＸ軸とのなす偏光面の角
度で、この偏光面の角度θは、この実施例では90゜に設
定されている。したがって、偏光面Ｐは、投影角２αを
２等分する軸線Ｘに対して90゜回転した軸線Ｙに設定さ
れており、両投影ＫベクトルK1、K2に対して45゜の傾き
を有している。θ is the angle between the polarization plane P of the laser beam L1 and the X axis, and the angle θ of this polarization plane is set to 90 ° in this embodiment. Therefore, the plane of polarization P is set on the axis Y which is rotated by 90 ° with respect to the axis X which divides the projection angle 2α into two equal parts, and has an inclination of 45 ° with respect to both projection K vectors K1 and K2. There is.

つぎに、上記構成の動作を説明するに先だって偏光素
子５の特性について説明する。Next, the characteristics of the polarizing element 5 will be described before describing the operation of the above configuration.

いま、偏光面Ｐの偏光面の角度θを０゜としたとき、
偏光面Ｐは投影ＫベクトルK1、K2に対し、ともに角αを
なすので反射光L1がＫベクトルK1、K2に対して対称にな
り、上記偏光面Ｐをθ＝０゜から180゜まで回転してい
ったとき、反射光L1の偏光面ＰとＫベクトルK1、K2との
角度が変化するため、両格子5d、5eからの回折光L2、L3
の強度が変化する。ここで、先に述べたように回折格子
の回折効率は格子の深さによって変わるので、両格子5
d、5eの深さを適宜設定することにより、両回折光L2、L
3の強度を等しくすることができる。第４図はレーザ光
の波長λを780nm、第２図の格子ピッチΛを0.51μｍ、
格子5dの深さを0.6μｍ、格子5eの深さを0.55μｍ、第
５図の角Ａを35.0゜、交差角Ｔを120゜、投影角２αを9
0゜に設定して、偏光面Ｐの角度θを０゜から180゜まで
変化させ、そのときの両回折光L2、L3の強度変化を測定
した結果をグラフに表したものである。Now, when the angle θ of the polarization plane of the polarization plane P is 0 °,
Since the plane of polarization P makes an angle α with the projected K vectors K1 and K2, the reflected light L1 is symmetrical with respect to the K vectors K1 and K2, and the plane of polarization P is rotated from θ = 0 ° to 180 °. Since the angle between the polarization plane P of the reflected light L1 and the K vectors K1 and K2 changes, the diffracted lights L2 and L3 from both gratings 5d and 5e change.
Intensity changes. As described above, since the diffraction efficiency of the diffraction grating depends on the depth of the grating,
By setting the depth of d and 5e appropriately, both diffracted light L2, L
The intensity of 3 can be equal. FIG. 4 shows the wavelength λ of the laser light is 780 nm, the grating pitch Λ of FIG. 2 is 0.51 μm,
The depth of the grating 5d is 0.6 μm, the depth of the grating 5e is 0.55 μm, the angle A in FIG. 5 is 35.0 °, the crossing angle T is 120 °, and the projection angle 2α is 9 °.
The graph shows the result of measuring the intensity change of both diffracted lights L2 and L3 at that time by changing the angle θ of the polarization plane P from 0 ° to 180 ° by setting the angle to 0 °.

つぎに、上記構成の動作を説明する。 Next, the operation of the above configuration will be described.

第１図の半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌ
は、コリメートレンズ２、ビームスプリッタ３および対
物レンズ４を通過した後、光磁気ディスク10に集光さ
れ、その反射光L1がビームスプリッタ３に再び入射し
て、偏光素子５へ向かい、２つの回折光L2、L3と１つの
透過光L4とに分割される。ここで、上記レーザ光Ｌを反
射した光磁気ディスク10の部分が磁化していない場合
は、第３図の実線で示すように、反射光L1の偏光面Ｐが
Ｘ軸に対してθ＝90゜の位置で、レーザ光L1が偏光素子
５に入射する。この場合は、両格子5d、5eの投影Ｋベク
トルK1、K2と偏光面Ｐとのなす角がともに90゜−α（45
゜）であるため、第４図のように両回折光L2、L3の回折
強度が同一になる。Laser light L emitted from semiconductor laser 1 in FIG.
After passing through the collimator lens 2, the beam splitter 3, and the objective lens 4, is condensed on the magneto-optical disk 10, and the reflected light L1 thereof is incident on the beam splitter 3 again, and is directed to the polarization element 5 to be diffracted by two diffraction elements. It is divided into lights L2 and L3 and one transmitted light L4. Here, when the portion of the magneto-optical disk 10 that has reflected the laser light L is not magnetized, as shown by the solid line in FIG. 3, the polarization plane P of the reflected light L1 is θ = 90 with respect to the X axis. The laser beam L1 is incident on the polarizing element 5 at the position of °. In this case, the angles between the projected K vectors K1 and K2 of both gratings 5d and 5e and the polarization plane P are both 90 ° -α (45
.Degree.), The diffraction intensity of both diffracted lights L2 and L3 becomes the same as shown in FIG.

一方、第１図のレーザ光Ｌを反射した光磁気ディスク
10の部分が磁化している場合は、カー効果により第５図
の偏光面Ｐが微小角Δ回転され、偏光面Ｐと投影Ｋベク
トルK1またはK2とのなす角度が、それぞれ増加または減
少した状態で、反射光L1が偏光素子５に入射する。この
場合は、両格子5d、5eの投影ＫベクトルK1、K2と偏光面
Ｐとのなす角が異なるため、第７図に示すように、回折
光に強度差L5が生じる。したがって、第１図の差動検出
器11で両光検出器７、８の出力の差が検知され、光磁気
ディスク10の情報が読み取られる。On the other hand, a magneto-optical disk that reflects the laser light L of FIG.
When the portion 10 is magnetized, the Kerr effect causes the plane of polarization P of FIG. 5 to be rotated by a small angle Δ, and the angle between the plane of polarization P and the projection K vector K1 or K2 increases or decreases, respectively. Then, the reflected light L1 enters the polarizing element 5. In this case, since the angles formed by the projected K vectors K1 and K2 of both gratings 5d and 5e and the polarization plane P are different, an intensity difference L5 is generated in the diffracted light as shown in FIG. Therefore, the difference between the outputs of the photodetectors 7 and 8 is detected by the differential detector 11 shown in FIG. 1, and the information on the magneto-optical disk 10 is read.

また、上記透過光L4はセンサレンズ６に入射し、４分
割フォトダイオード９に集光されて、トラッキング状態
およびフォーカス状態が検知される。Further, the transmitted light L4 is incident on the sensor lens 6 and condensed on the four-division photodiode 9, and the tracking state and the focus state are detected.

上記構成において、この発明は第２図のように、レー
ザ光の波長よりも短いピッチΛの格子5dおよび5eが、同
一基板の対向する表面に、両格子の方向が互いに交差す
る方向に設けられた偏光素子５により、第１図の反射光
L1を３分割するので、１つの偏光素子５によって従来の
２つのビームスプリッタの役割を果たす。したがって、
部品点数が少なくなるとともに、光磁気ヘッドが小型に
なる。また、偏光素子５、光検知器７、８、および差動
検出器11からなる偏光解析装置あるいは、偏光素子単体
については、安価で多くの情報量が得られる効果があ
る。In the above structure, according to the present invention, as shown in FIG. 2, gratings 5d and 5e having a pitch Λ shorter than the wavelength of the laser light are provided on the opposite surfaces of the same substrate so that the directions of both gratings intersect each other. The reflected light of FIG.
Since L1 is divided into three, one polarizing element 5 serves as two conventional beam splitters. Therefore,
The number of parts is reduced and the magneto-optical head is downsized. Further, the polarization analyzer including the polarization element 5, the photodetectors 7 and 8 and the differential detector 11 or the polarization element alone has an effect that a large amount of information can be obtained at low cost.

ところで、第３図の投影角２αは、この例の場合、90
゜に設定されているが、０＜２α＜180゜の範囲で適宜
設定すれば良い。しかし、投影角２αは、第４図のよう
に、両回折光L2、L3の位相となって現れるので、これを
90゜に設定した場合には、偏光角θが０゜ないし180゜
のすべての範囲において、両回折光L2、L3が相反して変
動するため、第３図の偏光面Ｐの角度θにかかわらず、
偏光面Ｐの回転を検知できる。By the way, the projection angle 2α in FIG.
Although it is set to 0 °, it may be set appropriately within the range of 0 <2α <180 °. However, the projection angle 2α appears as the phase of both diffracted lights L2 and L3, as shown in FIG.
When set to 90 °, both diffracted lights L2 and L3 fluctuate oppositely in the entire range of the polarization angle θ of 0 ° to 180 °, so that the angle θ of the polarization plane P in FIG. No
The rotation of the polarization plane P can be detected.

一方、上記投影角２αを90゜以外の角度、たとえば67
゜に設定した場合は、両格子5d、5eの回折光L2、L3の強
度が、第５図のようになり、斜線部Ｓの範囲において、
両回折光L2、L3の強度差に変化が生じなくなるうえ、強
度差L5が第４図の２α＝90゜の場合よりも小さくなる。
しかし、上記投影角２αを10゜ないし20゜程度に設定し
た場合は、両格子5d、5eが平行に近くなるため、回折光
L2、L3の強度差L5（第５図）の変化が極めて小さくなる
が、両回折光L2、L3の出射される方向が近づく。つま
り、両回折光L2、L3のなす角度が小さくなる。したがっ
て、たとえば、光磁気ヘッドをさらに小型化できる。On the other hand, the projection angle 2α is an angle other than 90 °, for example 67
When set to °, the intensities of the diffracted lights L2 and L3 of both gratings 5d and 5e are as shown in Fig. 5, and in the shaded area S,
The intensity difference between the two diffracted lights L2 and L3 does not change, and the intensity difference L5 becomes smaller than that in the case of 2α = 90 ° in FIG.
However, when the projection angle 2α is set to about 10 ° to 20 °, both the gratings 5d and 5e are close to parallel, so that the diffracted light
Although the change in the intensity difference L5 (FIG. 5) between L2 and L3 is extremely small, the directions in which both diffracted lights L2 and L3 are emitted are close to each other. That is, the angle formed by both diffracted lights L2 and L3 becomes smaller. Therefore, for example, the magneto-optical head can be further downsized.

また、第４図の両回折光L2、L3の強度差L5は、偏光面
Ｐの角度θが０゜、90゜または180゜の近傍において、
大きく変化する。この現象は、第５図の投影角２α＝67
゜の場合や、その他の場合も同様である。したがって、
第３図の偏光面Ｐの位置は、Ｘ軸またはＹ軸に対して±
５゜の傾きを有する角度に設定するのが好ましい。つま
り、偏光面Ｐの位置は、投影角２αを２等分する軸線Ｘ
またはこの軸線Ｘに対して90゜回転した軸線Ｙに対し
て、５゜以内の傾きを有する角度に設定するのが好まし
い。特に第４図の強度差L5の正負が逆転する位置に偏光
面を設定すれば、たとえばθ＝86゜、θ＋Δ＝94゜など
に設定すれば、強度差L5の正負のみによって、偏光面の
回転を検出し得る。なお、この実施例では、面5b上の第
１の格子の線ＤとＺ軸とのなす角度ψを、第２の格子の
線ＥとＺ軸とのなす角度（図示せず）と同一に設定した
が、必ずしも同一にする必要はない。Further, the intensity difference L5 between the two diffracted lights L2 and L3 in FIG. 4 is obtained when the angle θ of the polarization plane P is near 0 °, 90 ° or 180 °.
It changes greatly. This phenomenon is caused by the projection angle 2α = 67 in FIG.
The same applies to the case of ° and other cases. Therefore,
The position of the polarization plane P in FIG. 3 is ± with respect to the X axis or the Y axis.
It is preferable to set the angle to have an inclination of 5 °. That is, the position of the plane of polarization P is determined by the axis X that divides the projection angle 2α into two equal parts.
Alternatively, it is preferable to set an angle having an inclination of 5 ° or less with respect to the axis Y rotated 90 ° with respect to the axis X. In particular, if the polarization plane is set at a position where the positive / negative of the intensity difference L5 in FIG. 4 is reversed, for example, θ = 86 °, θ + Δ = 94 °, etc. Can be detected. In this embodiment, the angle ψ formed by the line D of the first grating and the Z-axis on the surface 5b is the same as the angle (not shown) formed by the line E of the second grating and the Z-axis. Although set, they do not necessarily have to be the same.

つぎに、上記第２図の偏光素子５の交差角Ｔの決定方
法について説明する。交差角Ｔは使用する光磁気ヘッド
における第３図の偏光素子５の配置角度Ａ、ψおよび投
影角２αにより定まる。したがって、これらの角度Ａ、
ψ、２αと交差角Ｔとの関係を求める必要がある。第６
図において、 ここで、β＝90゜−T/2 故に、sinT/2×cosA＝cosψ …… 上記、式から必要な交差角Ｔが求められる。Next, a method of determining the intersection angle T of the polarizing element 5 shown in FIG. 2 will be described. The crossing angle T is determined by the arrangement angles A, ψ and the projection angle 2α of the polarizing element 5 of FIG. 3 in the magneto-optical head used. Therefore, these angles A,
It is necessary to find the relationship between ψ, 2α and the intersection angle T. Sixth
In the figure, Here, β = 90 ° −T / 2, so sinT / 2 × cosA = cosψ ... The required crossing angle T can be obtained from the above equation.

上記偏光素子５は、ガラス等の基板にフォトレジスト
などの感光性樹脂を塗布し、二光束干渉露光法、あるい
は、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法、また
は、電子線描画法やレーザービーム直接描画法などによ
り露光した後に感光性樹脂を現像する方法、ルーリング
エンジンを用いて機械的に格子を刻む方法等により作製
できる。偏光素子５の両格子5dおよび5eの断面形状は第
２図に示したような正弦波状に限られず、もちろん矩形
波状、台形波状等任意の形状でよい。The polarizing element 5 is a two-beam interference exposure method, or a photolithography method using a photomask, or an electron beam drawing method or a laser beam direct drawing method, in which a photosensitive resin such as a photoresist is applied to a substrate such as glass. It can be prepared by a method of developing a photosensitive resin after exposure by a method or the like, or a method of mechanically engraving a lattice using a ruling engine. The cross-sectional shape of both gratings 5d and 5e of the polarizing element 5 is not limited to the sinusoidal wave shape shown in FIG. 2, but may be any shape such as a rectangular wave shape or a trapezoidal wave shape.

また、必要に応じて、上記偏光素子５を母型として、
電鋳法によりニッケルスタンパ（金型）を作製し、この
金型を用いて、射出成形法、圧縮法、フォトポリマー法
（2P法）などの複製法によって、レプリカを作製しても
よい。If necessary, the polarizing element 5 is used as a matrix,
A nickel stamper (mold) may be manufactured by an electroforming method, and a replica may be manufactured using this mold by a replication method such as an injection molding method, a compression method, or a photopolymer method (2P method).

ところで、第２図では格子5dおよび5eのピッチΛを同
一にしたが、互いに異なるものとしてもよい。さらに曲
線状の第１および第２の格子5d、5eやピッチΛが徐々に
変化する第１および第２の格子5d、5e、曲線状でかつピ
ッチΛが徐々に変化する第１および第２の格子5d、5eを
有する偏光素子５としても良い。By the way, although the pitches Λ of the gratings 5d and 5e are the same in FIG. 2, they may be different from each other. Further, the curved first and second gratings 5d and 5e and the first and second gratings 5d and 5e in which the pitch Λ gradually changes, and the first and second curved and the pitch Λ in which the pitch Λ gradually changes. The polarizing element 5 having the gratings 5d and 5e may be used.

以上、同一基板の対向する表面に第１および第２の格
子を形成する場合について詳細に説明したが、第１の基
板に第１の格子を形成し、第２の基板に第２の格子を形
成した後に、第１および第２の基板を貼り合わせて積層
しても良く、また、第１と第２の基板を離して配置して
も良い。さらに、勿論、第１および第２の格子は偏光ビ
ームスプリッタ３、検知器９のいずれに対向して形成さ
れても良い。The case where the first and second lattices are formed on the opposite surfaces of the same substrate has been described in detail above. However, the first lattice is formed on the first substrate and the second lattice is formed on the second substrate. After the formation, the first and second substrates may be attached and laminated to each other, or the first and second substrates may be separated from each other. Furthermore, of course, the first and second gratings may be formed to face either the polarization beam splitter 3 or the detector 9.

第７図はこの発明の他の実施例を示す。14はプレート
型のハーフミラーで、対物レンズ４と偏光素子５との間
に配設されている。本実施例における偏光素子５も第２
図のように、基板5aの対向する面5b、5cに、２つの格子
5d、5eが互いに交差する方向に形成されている（第７図
では１つの格子のみ図示している）。FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. A plate-type half mirror 14 is arranged between the objective lens 4 and the polarizing element 5. The polarizing element 5 in this embodiment is also the second
As shown in the figure, two grids are provided on the facing surfaces 5b and 5c of the substrate 5a.
5d and 5e are formed so as to intersect with each other (only one grating is shown in FIG. 7).

この実施例の場合、半導体レーザ１から出射されたレ
ーザ光Ｌは、ハーフミラー14で反射され、対物レンズ４
を通って、光磁気ディスク10上に集光される。その後、
反射光L1となって、再び対物レンズ４を通過し、ハーフ
ミラー14から偏光素子５に入射し、上記第１図の実施例
と同様の方法で、光磁気ディスク10の情報を読みとると
ともに、トラッキングおよびフォーカスの調節を行う。
ここで、ハーフミラー14に入射する反射光L1が収束光で
あるため、コマ収差が生じるが、このコマ収差が偏光素
子５で補正される。In the case of this embodiment, the laser light L emitted from the semiconductor laser 1 is reflected by the half mirror 14 and the objective lens 4
And is focused on the magneto-optical disk 10. afterwards,
The reflected light L1 passes through the objective lens 4 again, enters the polarizing element 5 from the half mirror 14, and reads the information on the magneto-optical disk 10 in the same manner as in the embodiment of FIG. And adjust the focus.
Here, since the reflected light L1 entering the half mirror 14 is convergent light, coma aberration occurs, but this coma aberration is corrected by the polarization element 5.

第８図は本発明の他の一実施例を示す。この実施例で
は、第７図のハーフミラー14とともに偏光素子５を一体
に構成している。第９図のように、格子5dおよび5eはそ
れぞれ異なる基板5fおよび5gに形成されており、基板5
f、5gは積層されている。格子5dおよび5eは検知器９に
対向しており、光磁気ディスク10側の基板5fの一方の面
に反射光L1が入射するハーフミラー面14Aを有してい
る。したがって、光磁気ヘッドが一層小型になるととも
に、部品点数が少なくなる。FIG. 8 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the polarizing element 5 is integrally formed with the half mirror 14 shown in FIG. As shown in FIG. 9, the gratings 5d and 5e are formed on different substrates 5f and 5g, respectively.
f and 5g are laminated. The gratings 5d and 5e face the detector 9 and have a half mirror surface 14A on one surface of the substrate 5f on the side of the magneto-optical disk 10 on which the reflected light L1 is incident. Therefore, the magneto-optical head becomes smaller, and the number of parts becomes smaller.

なお、上記第７図および第８図の実施例におけるその
他の構成は、上記第１図の実施例と同様であり、同一部
分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略
する。The other constructions of the embodiment shown in FIGS. 7 and 8 are similar to those of the embodiment shown in FIG. 1, and the same portions or corresponding portions are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

ところで、上記各実施例では１ビームによる方法を用
いているが、たとえば、第１図の半導体レーザ１とコリ
メートレンズ２との間グレーティング（位相格子）を設
けて３ビーム法により、トラッキングを行い、４分割フ
ォトダイオード９でフォーカシングを行っても良い。ま
た、任意の場所にλ/2板を設けて、光の偏光方向を変え
ても良い。By the way, although the method using one beam is used in each of the above embodiments, for example, a grating (phase grating) is provided between the semiconductor laser 1 and the collimating lens 2 shown in FIG. Focusing may be performed by the four-division photodiode 9. Further, a λ / 2 plate may be provided at an arbitrary position to change the polarization direction of light.

また、上記各実施例では、いずれもレーザ光が光磁気
ディスクで反射されるもの（反射光を利用するもの）に
ついて説明したが、この発明はレーザ光が光磁気ディス
クを透過するもの（透過光を利用するもの）についても
適用できる。つまり、ファラデー効果を利用するもので
あっても良い。Further, in each of the above-mentioned embodiments, the laser light reflected by the magneto-optical disk (the one utilizing the reflected light) has been described in all the embodiments, but the present invention is one in which the laser light is transmitted through the magneto-optical disk (the transmitted light). Those that use) are also applicable. That is, the Faraday effect may be used.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、この出願の各請求項の発明によ
れば、偏光素子には、入射するレーザ光の波長以下の短
いピッチの第１および第２の格子が、同一基板の対向す
る表面または２枚の基板の一方の表面に、格子の方向が
互いに交差する方向にそれぞれ設けられているので、１
つの偏光素子により、多くの情報量が得られるととも
に、偏光素子の製造性が良く、かつ、安価になる。As described above, according to the inventions of the claims of this application, in the polarizing element, the first and second gratings having a short pitch equal to or shorter than the wavelength of the incident laser light are provided on the opposite surfaces of the same substrate. Since the lattices are provided on one surface of each of the two substrates in directions intersecting with each other, 1
With one polarizing element, a large amount of information can be obtained, and the manufacturability of the polarizing element is good and the cost is low.

また、請求項（１）の発明によれば、投影角が小さい
ので、両回折光のなす角度が小さくなり、そのため光学
装置の小型化を図り得る。Further, according to the invention of claim (1), since the projection angle is small, the angle formed by both diffracted lights becomes small, and therefore the optical device can be downsized.

また、請求項（２）の発明では、偏光面の位置が、投
影角を２等分する軸線またはこの軸線に対して90゜回転
した軸線に対して、５゜以内の傾きを有する角度に設定
されているので、両回折光の強度が大きく変化し、その
ため、偏光面の回転の検知が一層容易になる。Further, in the invention of claim (2), the position of the polarization plane is set to an angle within 5 ° with respect to the axis that bisects the projection angle or the axis that is rotated by 90 ° with respect to this axis. As a result, the intensity of both diffracted lights changes greatly, which makes it easier to detect the rotation of the polarization plane.

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

第１図は本発明の一実施例を示す光磁気ヘッドの概略構
成図、第２図は偏光素子の一実施例の拡大斜視図、第３
図は偏光素子の配置角度を示す斜視図、第４図は投影角
が90゜に設定されたときの偏光素子の特性図、第５図は
同67゜のときの偏光素子の特性図、第６図は偏光素子の
配置角度から交差角を求める方法を示す斜視図、第７図
は本発明の他の実施例を示す光磁気ヘッドの概略構成
図、第８図は本発明の他の一実施例を示す光磁気ヘッド
の概略構成図、第９図は同実施例における偏光素子の拡
大斜視図、第10図は従来例を示す概略構成図、第11図は
回折格子におけるＳ偏光とＰ偏光の回折効率を示す特性
図である。 １……半導体レーザ（レーザ光源）、５……偏光素子、
5a、5f、5g……基板、5d……第１の格子、5e……第２の
格子、９……検知器（４分割フォトダイオード）、10…
…光磁気ディスク、11……差動検出器、14A……ハーフ
ミラー面、Ｌ……レーザ光、L1……反射光、L2、L3……
回折光、L4……透過光、Λ……ピッチ、２α……投影
角、Kd、Ke……Ｋベクトル、Ｐ……偏光面、Tk……Ｋベ
クトル角、Ｘ、Ｙ……軸線、Ｚ……光軸。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a magneto-optical head showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged perspective view of an embodiment of a polarizing element, and FIG.
Fig. 4 is a perspective view showing the arrangement angle of the polarizing element, Fig. 4 is a characteristic diagram of the polarizing element when the projection angle is set to 90 °, and Fig. 5 is a characteristic diagram of the polarizing element when the projection angle is 67 °. 6 is a perspective view showing a method for obtaining a crossing angle from the arrangement angle of polarizing elements, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a magneto-optical head showing another embodiment of the present invention, and FIG. 8 is another one of the present invention. 9 is a schematic configuration diagram of a magneto-optical head showing an embodiment, FIG. 9 is an enlarged perspective view of a polarizing element in the same embodiment, FIG. 10 is a schematic configuration view showing a conventional example, and FIG. 11 is S polarization and P in a diffraction grating. It is a characteristic view which shows the diffraction efficiency of polarized light. 1 ... Semiconductor laser (laser light source), 5 ... Polarizing element,
5a, 5f, 5g ... Substrate, 5d ... First grating, 5e ... Second grating, 9 ... Detector (quadrant photodiode), 10 ...
… Magneto-optical disk, 11… Differential detector, 14A… Half mirror surface, L… Laser light, L1… Reflected light, L2, L3…
Diffracted light, L4 ... Transmitted light, Λ ... Pitch, 2α ... Projection angle, Kd, Ke ... K vector, P ... Polarization plane, Tk ... K vector angle, X, Y ... Axis, Z ... …optical axis.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】レーザー光源と、該レーザー光源からのレ
ーザ光の波長以下の短いピッチの第１および第２の格子
が、同一基板の対向する２つの表面または２枚の基板の
一方の表面に、格子の方向が互いに交差する方向にそれ
ぞれ設けられ、上記レーザ光を受けて透過光および２つ
の回折光を出射する偏光素子とを備え、 上記第１または第２の格子の方向と直角な方向であっ
て、上記基板の１つの表面上にそれぞれ設定された２つ
のＫベクトルがなすＫベクトル角を、上記レーザ光の光
軸に垂直な平面に投影した投影角が10゜ないし20゜に設
定されていることを特徴とする偏光素子を含む光学系か
らなる装置。1. A laser light source and first and second gratings having a short pitch which is equal to or less than the wavelength of the laser light from the laser light source are provided on two surfaces of the same substrate facing each other or one surface of two substrates. A direction perpendicular to the direction of the first or second grating, the polarization element being provided in a direction in which the directions of the grating intersect with each other and emitting a transmitted light and two diffracted lights in response to the laser light. And the projection angle of the K vector angle formed by the two K vectors respectively set on one surface of the substrate is 10 ° to 20 ° projected onto the plane perpendicular to the optical axis of the laser beam. A device comprising an optical system including a polarizing element characterized in that 【請求項２】レーザー光源と、該レーザー光源からのレ
ーザ光の波長以下の短いピッチの第１および第２の格子
が、同一基板の対向する２つの表面または２枚の基板の
一方の表面に、格子の方向が互いに交差する方向にそれ
ぞれ設けられ、上記レーザ光を受けて透過光および２つ
の回折光を出射する偏光素子とを備え、 上記レーザ光の偏光面の位置が、上記第１または第２の
格子の方向と直角な方向であって、上記基板の１つの表
面上にそれぞれ設定された２つのＫベクトルがなすＫベ
クトル角を、上記レーザ光の光軸に垂直な平面に投影し
た投影角が２等分する軸線またはこの軸線に対して90゜
回転した軸線に対して、５゜以内の傾きを有する角度に
設定されていることを特徴とする偏光素子を含む光学系
からなる装置。2. A laser light source and first and second gratings having a short pitch, which is equal to or less than the wavelength of the laser light from the laser light source, are provided on two surfaces of the same substrate facing each other or on one surface of the two substrates. And a polarization element that is provided in a direction in which the directions of the grating intersect with each other and that emits the transmitted light and the two diffracted light upon receiving the laser light, and the position of the polarization plane of the laser light is the first or A K vector angle, which is a direction perpendicular to the direction of the second grating and formed by two K vectors set on one surface of the substrate, is projected on a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam. An apparatus comprising an optical system including a polarizing element, characterized in that a projection angle is set to an angle having an inclination of 5 ° or less with respect to an axis line that bisects or an axis line that is rotated by 90 degrees with respect to this axis line. .