JP3003160B2 - 複合ビームスプリッタ素子、及びこれを用いた光磁気ディスク用光学ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔目 次〕 概要 ６頁 産業上の利用分野 ７頁 従来の技術（第12図） ８頁 従来の技術（第13図） 12頁 発明が解決しようとする課題 13頁 課題を解決するための手段 14頁 作用 17頁 実施例 17頁 複合素子の構成 （第１図） 18頁 複合素子の作成手順説明（第２図） 20頁 光学ヘッドの構成 （第３図） 21頁 第１の実施例 （第４図） 23頁 光磁気信号検出系の説明（第５図） 25頁 第１の光検出器の説明 （第６図） 28頁 第２の実施例 （第７図） 30頁 第３の実施例 （第８図） 30頁 第４の実施例 （第９図） 31頁 第５の実施例 （第10図） 31頁 第６の実施例 （第11図） 31頁 発明の効果 32頁 図面の簡単な説明 33頁 〔概 要〕 光磁気ディスク装置に係り、特に小型化された光磁気
ディスク用光学ヘッドに関し、 光の高利用効率と偏光状態を維持しながら光学素子の
複合化、単純化が可能な複合ビームスプリッタ素子の提
供と、該素子を利用した小型化光学ヘッドおよび気密封
止を行った光磁気ディスク用光学ヘッドの提供を目的と
し、 光源となる半導体レーザと、該半導体レーザから出射
された発散性光束を受光して平行光に変換するコリメー
トレンズとの間に、透明な平行平面基板の表裏面の一方
の面に多層膜ビームスプリッタを、他方の面にホログラ
ムビームスプリッタをそれぞれ一体的に形成した複合ビ
ームスプリッタ素子の前記多層膜ビームスプリッタの面
が、前記発散性光束を該コリメートレンズに反射中継す
る位置に設け、前記コリメートレンズで変換した平行光
を光磁気ディスク上に集光する対物レンズを設け、前記
光磁気ディスクで反射して往路光学系を逆進し、前記多
層膜ビームスプリッタおよび前記平行平面基板を透過し
た戻り光を前記ホログラムビームスプリッタにより分離
した一次回折光を光磁気信号検出系に、零次透過光をサ
ーボ信号検出系にそれぞれ利用するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光磁気ディスク装置に係り、特に小型化さ
れた光磁気ディスク用光学ヘッドに関する。

光磁気ディスク装置は、超大容量の情報を書き換えで
きるため、コンピュータの外部記憶装置として注目さ
れ、小型コンピュータ分野で普及している。この光磁気
ディスク装置をさらに広範な分野で使用するため、装置
サイズの小型・薄型化、またコスト・パーフォーマンス
の向上（高速アクセス、高速転送、低コスト化）が要望
されている。

装置の小型・薄型化、コスト・パーフォーマンスの向
上には、より小型・軽量の光学ヘッドが不可欠である。
何故ならば、光学ヘッドの小型化は装置内における光学
ヘッドの専有空間（アクセス範囲を含めた）を減らし、
装置の小型化を促す。また、光学ヘッドの軽量化は、光
学ヘッドを動かすエネルギーを低減させ、高速アクセス
（移動）を可能とするためである。

〔従来の技術〕

第12図は従来の光磁気ディスク用光学ヘッドの基本構
成図を示す。

光磁気ディスク用光学ヘッドでは、媒体に記録されて
いる情報の読み出しにカー効果という光の偏光特性を利
用するため、その他の光ディスク装置用の光学ヘッドと
異なり、構成光学部品の位相特性（偏光面の保存）が特
に重要である。以下に構成要素を示す。

１は光源となる半導体レーザ、２は光源から出射した
楕円状のパターンを持つ発散性レーザ光を平行レーザ光
に変換するコリメートレンズ、３は楕円状の平行レーザ
光を円形の平行レーザ光に変換するビーム整形（真円補
正）プリズム、４は偏光面の違いによってある一定の割
合で入射平行光を透過または反射させ、偏光状態を保ち
ながら透過光と反射光の光路を分離する偏光ビームスプ
リッタ、５は偏光ビームスプリッタ４を透過したレーザ
光を後述する光磁気ディスク６の媒体面上に回折限界近
くまで集光する対物レンズ、６は情報を磁化方向として
記録保持する光磁気記録媒体を堆積させた光磁気ディス
ク、７はビーム整形プリズム３から出射し偏光ビームス
プリッタ４において反射により別光路に導かれた平行レ
ーザ光の光量を検出する光検出器、８は光検出器７によ
って検出した値をもとに半導体レーザ１のパワーを所定
値に制御するためのオートパワーコントローラ（Auto P
ower Controller;以下APC回路８と略称する）、９は光
磁気ディスク６で反射し、対物レンズ５を経て偏光ビー
ムスプリッタ４に戻り、反射により別光路に導かれた分
離光からフォーカスエラー信号，トラックエラー信号等
の光点制御信号（以下サーボ信号と総称する），光磁気
信号およびID（プリフォーマット）信号を検出する信号
検出系である。

信号検出系９は様々な方式があるが、ここの例ではフ
ォーカスエラー信号検出には非点収差法，トラックエラ
ー信号検出にはプッシュプル法，光磁気信号検出には1/
2波長板と偏光ビームスプリッタとを用いる方法,ID信号
検出には信号検出系９に入射してきた総光量を用いる方
法を使用している。各信号の検出原理については本発明
と直接の関係がないので詳細説明は省略する。

次に信号検出系９の構成要素は符号10〜19を説明す
る。10は信号検出系９に入射してきた光の偏光面を約45
゜回転させる1/2波長板、11は光磁気信号を検出するべ
く入射光の偏光状態で分離する偏光ビームスプリッタ、
12は偏光ビームスプリッタ11にて分離されたそれぞれの
光を効率よく検出できるように集光する集光レンズ、13
はフォーカスエラー信号検出用（非点収差法）のシリン
ドリカルレンズ、14は偏光ビームスプリッタ11の透過光
によりフォーカスエラー信号，トラックエラー信号およ
び光磁気信号とID信号の一部とを検出する分割光検出器
（光検出器のみを平面図で示す）、15は偏光ビームスプ
リッタ11の反射光により光磁気信号とID信号の一部を検
出する光検出器、16は分割光検出器14の出力の差信号の
組み合わせから作り出すサーボ信号生成回路であって、
フォーカスエラー信号生成回路16aとトラックエラー信
号生成回路16bとから構成される。18は４分割光検出器1
4と光検出器15の各出力信号から光磁気信号を作り出す
光磁気信号生成回路、19は４分割光検出器14と光検出器
15の各出力信号からID信号を作り出すID信号生成回路で
ある。

なお、APC回路８および各信号生成回路16,18,19のそ
れぞれの電子回路は光学ヘッドに含まれず、光学ヘッド
から分離した形で設けられる場合もある。

以上の説明において、光源の半導体レーザ１から光磁
気ディスク６までの光路に存在する光学系を往路光学系
と称し、光磁気ディスク６で反射された反射光の光路に
存在する光学系を復路光学系と称する。

第13図は従来の再生専用の光ディスク用光学ヘッドの
基本構成図を示す。図において、この光学ヘッドは光源
となる半導体レーザ20と、該半導体レーザ20からの出射
光を再生専用媒体22上に集光させる対物レンズ21と、半
導体レーザ20と対物レンズ21との間に設けた光路を分岐
させるビームスプリッタ23と、再生専用媒体23からの反
射光でビームスプリッタ23で分岐された信号光を検出す
る分割光検出器24とから構成されている。

このような再生専用の光ディスク装置用光学ヘッドの
構成では、光磁気記録（消去）と再生のいずれもが不可
能であり、光磁気ディスクの情報の書き換えと読み取り
ができない。すなわち、再生専用媒体22のキューリ点温
度以上に熱する光磁気記録（消去）動作を必要としない
ため、再生専用媒体22への照射光パワーは少なくて良
く、光効率を極端に減らした光学系となっている。ま
た、光磁気信号の再生には不可欠である光ビームの偏光
状態については、一切考慮する必要がないため偏光状態
の維持も、偏光分離の機能もない非常に簡単な回路で構
成可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光磁気ディスク装置用の光学ヘッドは、機能を
分担している多くの光学部品から構成されている。部品
点数の多さから部品管理，組立，調整工数の増大と設置
スペースの増大を招き、高価・大型となる欠点がある。
特に大型化は光学ヘッドのアクセス時間の短縮を阻害す
る原因となっている。光学ヘッドの小型化を図る手段と
して、第12図の例にあるような光学系を相似縮小するこ
とが考えられる。しかし本手法では小型・軽量化は実現
できるものの、価格の点では課題を生じる。一般に光学
部品の精度を落とさずに寸法を小さくすると、加工条件
が厳しくなり製造価格が上昇するためである。

また、光学ヘッド構成部品の内、各光検出器等の光電
変換機能素子は、その耐環境性を高め、かつその機能を
長時間保証するために、各素子毎に不活性ガスまたは乾
燥窒素等による気密封止、あるいは樹脂モールドによる
固体封止が実施されているが、これらの封止部分が光学
ヘッドの小型化を阻害する欠点となっている。

更に、光学ヘッドに必要な回路部品も大きさも問題と
なり、小型化を目的としてICベアチップを光学ヘッド内
部に直接実装する方法があるが、この場合も特性劣化を
防止するためには、ICベアチップの気密封止は必要不可
欠である。

本発明は上記従来の欠点に鑑みて創作されたもので、
光の高利用効率と偏光状態を維持しながら部品の複合
化、単純化が可能な複合ビームスプリッタ素子の提供
と、該素子を利用した小型化光学ヘッドおよび気密封止
を行った光磁気ディスク用光学ヘッドの提供を目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成
図、第３図はその複合ビームスプリッタ素子を用いた光
磁気ディスク用光学ヘッドの構成図、第４図および第７
図乃至第11図はそれぞれ本発明の第１乃至第６の実施例
を示す。本発明では従来の再生専用光学ヘッドと同様に
簡単な構成とし、且つ光磁気記録・再生用の光学ヘッド
を実現するために光学ヘッドの部品点数の削減手段とし
て、光の高利用効率と偏光状態を維持しながら部品の複
合化、単純化を図る。

まず、レンズ系の複合機能化を図る。再生専用の光デ
ィスク用光学ヘッドにおいては復路光学系では光ディス
クからの反射光（戻り光）を対物レンズにより収束し、
この収束光を利用して、サーボ信号と光磁気信号を検出
しているが、この方式を光磁気ディスク用光学ヘッドに
利用するために往路光学系において同様な機能を持って
いるコリメートレンズ２で復路光学系の収束光形成を兼
用して光磁気ディスク用光学ヘッドを構成する。

次に光磁気信号検出系、サーボ信号検出系を形状が単
純で実装し易い平板光学素子で構成する。往路と復路の
切換え機能を持たせるビームスプリッタ機能と信号検出
用の信号光分離機能を複合化し、多層膜ビームスプリッ
タ27とホログラムビームスプリッタ28を一枚の透明な平
行平面基板26の各面にそれぞれ形成した複合ビームスプ
リッタ素子25を利用する。また、ホログラムビームスプ
リッタ28で前記平行平面基板26透過に伴う収差を補正分
離された一次回折光ｊを光磁気信号の検出用に利用し、
その検出のための偏光分離は、平行平板形状の複屈折結
晶板31により構成する。また、ホログラムビームスプリ
ッタ28を透過した零次透過光ｋはサーボ信号の検出用に
利用し、光学平行平板33を介して収差を補正しながら収
束検出する。

このようにして構成された光学ヘッドは、更に半導体
レーザ１の出射光ｆの偏光方向の調整を容易ならしめる
波長板35,あるいは半導体レーザ１の出射光のパワー制
御に利用する第３の光検出器36等を付加することも可能
であり、複合、兼用の効果によって小型化合ができ、密
閉筐体37に一体的に組み込み、不活性ガス等の気密封止
した構成にできる。

〔作 用〕

コリメートレンズ２を復路光学系の集光レンズとして
兼用するため、半導体レーザ１からコリメートレンズ２
に至る光路の空間に、光路分離系と光磁気信号検出系と
サーボ信号検出系を設け、これにより光磁気ディスク用
光学ヘッドの飛躍的な小型化が可能となる。これは発散
性，収束性の光束を利用するため光束径が小さくなり、
使用する光学部品のサイズが小さくなるためである。複
合ビームスプリッタ素子25、複屈折結晶板31、収差補正
用の光学平行平板33をすべて平行平板で形成するため、
従来の光学系のプリズムのように高精度の角度出しを要
求する研磨が不要となり、部品サイズが小型化しても精
度を維持した製造が容易で、密閉筐体37に一体的にガス
気密封入を行うことにより小型化が更に促進され、アク
セスタイムを短縮可能にする効果がある。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面によって詳述する。なお、
構成、動作の説明を理解し易くするために全図を通じて
同一部分には同一符号を付してその重複説明を省略す
る。

第１図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成図
を示す。図において、25は複合ビームスプリッタ素子で
あって、使用する光の波長に対して透明な平行平面基板
26と、その平行平面基板26の対向する２面、即ち表裏面
の一方の面に形成された多層膜ビームスプリッタ27と、
他方の面に形成されたホログラムビームスプリッタ28の
３層構造になっている。この複合ビームスプリッタ素子
25は、多層膜ビームスプリッタ27の面に斜めに入射する
入射光ｆ（例えば半導体レーザの出射光）に対してＳ偏
光成分は60〜70％の反射率を有し、該入射光のＰ偏光成
分に対してはほぼ100％の透過率を有するように形成す
ることが好ましい。入射光ｆの偏光状態に対応して前記
の割合で反射光ｇと透過光ｍが発生する。

反射光ｇを図示しない対物レンズを介して光磁気ディ
スクに照射し、その光磁気ディスクで反射された光波
（戻り光）ｈはその偏光状態に対応して、多層膜ビーム
スプリッタ27と平行平面基板26とを斜めにＰ偏光成分は
ほぼ100％、Ｓ偏光成分は40〜30％を透過してホログラ
ムビームスプリッタ28に到達する入射光ｉとなる。

ホルグラムビームスプリッタ28に対する入射光ｉは、
その偏光状態に対応して一次回折光ｊと零次透過光ｋと
に分離されるが、平行平面基板26を斜めに透過した結
果、収差をもっている。そこでホログラムビームスプリ
ッタ28にはその収差を補正し、更に一次回折光ｊが回折
後に透過すべき図示しない光学系で付加される収差を見
越して補正する機能（波面変換機能、実質的には格子縞
の分布）を持たせる。また、ホログラムビームスプリッ
タ28で回折されずに透過する零次透過光ｋも同様に平行
平面基板26透過に伴う収差をもっているが、これは後述
する光学系により補正することができる。

このように構成された複合ビームスプリッタ素子25
は、第12図に示した従来構成の偏光ビームスプリッタ４
と1/2波長板10と偏光ビームスプリッタ11との組み合わ
せ機能の大部分を有し、且つ複合化，単純化が図られた
素子となり、一次回折光ｊは光磁気信号検出系に、前記
零次透過光ｋはサーボ信号検出系にそれぞれ利用でき
る。

第２図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の作成手
順の一例を示す図である。ホログラムは表面凹凸型、体
積型の何れでも作成可能であるが、量産性を考慮すると
表面凹凸型をスタンピングで複製する方法が好ましい。
多層膜と共に同一平板に一体形成する手順としては、ま
ず手順において透明な平行平面基板26（例えば一般的
な光学ガラスBK/7厚み0.5m）の一方の面に多層膜ビーム
スプリッタ27を所要の透過率（Ｐ偏光成分に対してはほ
ぼ100％:S偏光成分に対しては40〜30％）が得られるよ
うに、二酸化チタンTiO₂および二酸化珪素SiO₂等を交互
に蒸着手段により多層成膜する。手順において以後の
プロセスで損傷を受けないようにホトレジスト等によっ
て保護膜27aを形成する。手順において、予め設定し
た前述の収差（見越し分を含む）を補正するために計算
機を用いて設計した格子縞分布のホログラムパターン
を、ホトポリマ法等により多層膜ビームスプリッタ27と
反対側の面に形成し、手順において保護膜27aを除去
して複合ビームスプリッタを形成する。

第３図は本発明の複合ビームスプリッタ素子を用いた
光磁気ディスク用光学ヘッドの構成図である。図におい
て、光源となる半導体レーザ１と、その半導体レーザ１
から出射された発散性光束を受光して平行光に変換する
コリメートレンズ２との間に、その発散性光束を該コリ
メートレンズ２に反射中継する位置に前記多層膜ビーム
スプリッタ27の面を設定した複合ビームスプリッタ素子
25を設けている。

この配置より前記発散性光束に含まれるＳ偏光成分は
60〜70％が反射し、コリメートレンズ２で平行光に変換
された後、対物レンズ５を介して光磁気ディスク６の面
上に光点を結び、光磁気ディスク６で反射する際に発生
したカー回転による偏光成分を含む反射光は往路光学系
を逆進して多層膜ビームスプリッタ27の面に戻り、その
戻り光の偏光状態に対応して多層膜ビームスプリッタ27
と平行平面基板26を斜めに透過し、ホログラムビームス
プリッタ28の面に到達する。ここでその戻り光の偏光状
態に対応して一次回折光ｊと零次透過光ｋとに偏光分離
される。

この一次回折光ｊと零次透過光ｋとを得る過程におい
て、複合ビームスプリッタ素子25を利用して半導体レー
ザ１から出射する発散性の出射光およびコリメートレン
ズ２が収束する収束光をそのまま使用して偏光分離する
結果、コリメートレンズ２を復路光学系の集光レンズと
して兼用できるとともに、光束径が小さくなり、使用す
る光学部品のサイズを小型化できる利点がある。

前記カー回転による偏光成分を含む戻り光は、多層膜
ビームスプリッタ27の透過（偏光依存性あり）によりカ
ー回転成分は増長されており、その入射光ｉの偏光方向
はホログラムビームスプリッタ28の主たる回折面（入射
光ｉと一次回折光ｊとが作る平面で定義する）に垂直な
方向に対して角度を成している。従って、同戻り光はホ
ログラムビームスプリッタ８に対してＳ成分とＰ成分と
を有する。ホログラムビームスプリッタ28は、S,P両偏
光成分に対して適当な効率で一次回折光ｊを発生させ、
これを光磁気信号検出系29に入射する。ホログラムビー
ムスプリッタ28で回折されずに透過する零次透過光ｋ
は、サーボ信号検出系30に入射してそれぞれの信号を検
出することができる。各信号検出系はいずれも収束光を
そのまま利用するため、光束径が小さくなり、使用する
光学部品のサイズを小型化できる利点がある。

第４図は本発明の第１の実施例を示す。図において、
光磁気信号検出系29は前記一次回折光ｊを受光透過する
平行平板形状の複屈折結晶板31と、その複屈折結晶板31
を透過した透過光を受光検出する第１の光検出器32とか
ら構成され、サーボ信号検出系30は前記零次透過光ｋを
受光透過する光学平行平板33とその光学平行平板33の透
過光を検出する第２の光検出器34とから構成されてい
る。

例えば、方解石やルチルのような単軸結晶をその光学
軸（結晶軸）が入射光線の進行方向に対して約45゜の角
度になるように配置すると、偏光面が光軸を含む偏光成
分（異常光成分）と、それと直交した偏光面を持つ偏光
成分（常光成分）との間で、結晶内で進行方向が異なり
集光点の位置がずれる。複屈折結晶板31は、この現象を
利用して偏光分離を行う目的で使用するものであり、平
行平板形状とするのは、光学ヘッド内における実装の小
型化を図るためである。

零次透過光ｋを受光透過する光学平行平板33は、入射
される収束光の光路中に入れた斜め光学平行平板による
コマ収差を除去する機能を有するものであって、例えば
同一厚さの平行平板を複合ビームスプリッタ素子25と逆
の角度で挿入する光学系によって構成可能であり、収差
を補正して用いると精度の良い検出ができる。光学平行
平板33の材料としては、例えば光学ガラスとして一般的
なBK7を用いれば良い。この収差補正の時、非点収差は
残しておき、第２の光検出器34を分割光検出器で構成し
てフォーカス検知に活用する。トラッキングエラー信号
の検出はフッシュプル法が適用できる。

第５図は本発明の光磁気信号検出系の斜視図を示す。
図において、光磁気信号の検出はホログラムビームスプ
リッタ28で分離された一次回折光ｊを利用するものであ
るが、更に詳しくは入射光ｉの偏光方向が、ホログラム
ビームスプリッタ28の主たる回折面（入射光ｉと一次回
折光ｊとが作る平面で定義する）に垂直な方向に対して
角度θを成しており、ホログラムビームスプリッタ28上
にとったX,Y座標系（Ｘ軸はホログラム格子縞と平行な
方向）において、Ｘ方向の成分（Ｓ偏光成分）とＹ方向
の成分（Ｐ偏光成分）とを有する。カー回転によって生
じるのはＰ成分である。ホログラムのＳ偏光に対する回
折効率は50〜80％が適当で、Ｐ偏光に対する効率はＳ偏
光に対するそれと同等かそれ以上となるようにホログラ
ムを作成する。

一次回折光ｊの直線偏光光を複屈折結晶板31に入射さ
せると、常光と異常光とが分離することが知られてい
る。即ち、光磁気ディスクからの収束の信号光を複屈折
結晶板31に入射させることにより、同信号光を２つの直
交する偏光成分に分離し、且つ空間分離することができ
る。

ホログラムビームスプリッタ28の面に構成されたＸ軸
とＹ軸に対するＺ軸を設け、Ｚ軸とＹ軸を含む平面内で
その座標原点に入射する入射光ｉに基づきホログラムビ
ームスプリッタ28で分離された一次回折光ｊの進行方向
途上の座標ｘ、ｙの原点を有する複屈折結晶板31と第１
の光検出器32が順次配置されている。Ｘ、Ｙ軸とｘ、ｙ
軸はそれぞれ平行に設定されているものとする。複屈折
結晶板31を構成する複屈折結晶の光学軸（結晶軸）の方
向は面pqrs内でｘ′、ｙ′と平面と45゜を成すようにと
る。複屈折結晶板31は、そのｘ′軸がホログラム面内に
とった座標Ｘ、Ｙ系のＸ軸と45゜を成すように設定す
る。この図では直方体で示す平行平板が45゜回転して固
定された形に表示されているが、これは説明を判り易く
するためで、実際の形は実装し易い形に切り出せばよ
い。

ホログラムビームスプリッタ28の面内における信号光
の偏光方向はＸ軸と角度θを成している。θの発生は光
磁気ディスク面での反射時に受けたカー回転に起因する
が、多層膜ビームスプリッタの透過（偏光依存性有り）
により増長されている。複屈折結晶板31に入射する信号
光のｙ′方向の成分（常光；結晶軸を含む面に垂直な偏
光）は、通常の屈折の法則に従い複屈折結晶板31を透過
し、第１の光検知器32上（この図では座標ｘ、ｙの原
点）に到達する。

しかし信号光のｘ′方向の偏光成分（異常光；結晶軸
を含む面に平行な偏光）は、ｘ′方向の伝播成分が発生
し、常光と分離する。ホログラムビームスプリッタ28に
より複屈折結晶板31に向けて回折される光は収束光であ
るため、結果として第１の光検出器32の面上で２つの光
スポットを結ぶ。この２つの光スポットを異なる光検出
器（分割光検出器）で受光し、その検出値の差信号を取
り出すことにより光磁気信号を得ることができる。

光磁気ディスクの記録状態（磁化の方向）により角度
θの発生向きが変化し、第１の光検出器32の差動出力が
正負に変動する。第１の光検出器32の面上における２つ
の光スポットの分離距離ｄは、複屈折結晶板31の厚さｔ
に比例する。複屈折結晶板31の材料としてルチルを用い
た場合にはｄ＝0.1tなる関係が成り立つ。2mmの厚さの
複屈折結晶板31で約200μｍのスポット分離が可能であ
り、本目的に対して十分な値が得られる。この図におい
ては複屈折結晶板31と第１の光検出器32とを離して表示
したが、実装時には接着構造にすることが好ましい。

なお、この偏光分離光学系は、従来の1/2波長板と偏
光ビームスプリッタとの組み合わせを利用することもで
きるが複雑となる欠点がある。

第６図は本発明に用いる第１の光検出器の説明図であ
って、第１図，第３図乃至第５図を参照しながら説明す
る。半導体レーザの発振波長は個別にばらつきがあるだ
けでなく、駆動電流、共振器の温度等によって変動す
る。波長が変化する場合、ホログラムビームスプリッタ
28による光の回折方向が変化するため、第１の光検出器
32上に結ばれる光スポットが移動し、また収差の発生に
よりスポット径（図におけるスポットは模式図）も図示
するように変化する。ホログラムビームスプリッタ28面
と第１の光検出器32との距離を約4mm,ホログラムビーム
スプリッタ28上でのビーム直径を約1mm,本発明の複合ビ
ームスプリッタ素子25を戻り光ｈの中心光軸に対して45
゜傾けて設定し、ホログラムビームスプリッタ28による
一次回折光ｊがホログラムビームスプリッタ28面に対し
てほぼ垂直に出射するような条件を設定し、半導体レー
ザ１の中心波長を790nm,波長変動を±20nmと想定した。
図中のＩ〜Ｖに示すスポット形状はそれぞれ770,780,79
0,800,810nmの波長に対応している。波長が770,810nmの
時、スポット径は最大でｘ方向に40μｍの大きさにな
る。位置の変化は、10nmの波長変動に対してｙ方向に約
35μｍ（波長増加時にｙ軸の正の向きに移動）である。
以上のようなビーム径変化，位置変化が生じても、第１
の光検出器32を図示するように設けるならば光磁気信号
を安定に検出することができる。なお、２つのスポット
の分離距離は約150μｍ、各光検出器の寸法は約200μｍ
×100μｍ、各光検出器の間隔は10μｍ以上を確保可能
であるが、上述したとおりこの分離距離は十分実現可能
である。

第７図は本発明の第２の実施例を示す図であって、第
４図と異なる点は、光源となる半導体レーザ１から出射
したレーザ光の偏光面を制御する波長板35（例えば1/2
波長板）を設けた点にある。この波長板35の効果は、一
般の半導体レーザでは放射角の小さな光束に偏光成分を
持つが、半波長板により複合ビームスプリッタ素子25へ
の入射平面内でＳ偏光入射とするための役割を持たせ、
ビームスプリッタの設計を容易ならしめる効果がある。

第８図は本発明の第３の実施例を示す図であって、第
４図と異なる点は、光源となる半導体レーザ１から出射
したレーザ光で最初に複合ビームスプリッタ素子25を透
過した透過光を検出する第３の光検出器36を設けた点に
ある。この第３の光検出器36の出力には光磁気ディスク
６からの戻り光成分は含まれないので、これを半導体レ
ーザ１のレーザ出力値のパワー制御信号に利用できる。

第９図は本発明の第４の実施例を示す図であって、第
４図と異なる点は、前記第７図の波長板35と前記第８図
の第３の光検出器36とを共に設けた例を示す。これによ
り半導体レーザ１の装着位置調整の簡易化と、半導体レ
ーザ１のパワー制御用の信号が同一筐体内で得られるこ
とになり、光学ヘッドの機能が増加する効果がある。

第10図は第９図に示した光学ヘッドの光磁気ディスク
６および対物レンズ５を除く各構成部品を、図示するよ
うに少なくともコリメートレンズ２を窓として同一の密
閉筐体37内に組み込み、不活性ガスあるいは乾燥窒素に
よって気密封止することにより小型化を図ったものであ
って、勿論用途によって波長板35あるいは第３の光検出
器36を省略することも可能である。

第11図は第10図に示した構成部品に、半導体レーザ１
のヒートシンク38および従来例に示したようなAPC回路
8,サーボ信号生成回路16および光磁気信号生成回路18と
ID信号生成回路19からなるID,光信号生成回路39a並びに
密閉筐体37の内外を連通接続する接続端子39b等で構成
される電子回路39を付加し、各生成回路を構成する単体
部品毎の気密封止に代えて、全体を気密筐体37内に気密
封止して小型化を図ったものである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば、コリ
メートレンズの焦点距離で制約される空間に、レーザ光
源と、光路分離光学系と、信号検出系とを配置すること
で光磁気ディスク用光学ヘッドが飛躍的に小型、軽量化
される。この結果、装置の小型化を促進するとともに、
例えば対物レンズのみを移動してトラッキングを行うこ
とも容易となり、可動部の専有空間の大幅な小型化と高
速アクセスが可能である。また、使用光学部品の小型化
に際しては、レンズは小型モールド品を、また残りの光
学部品は平板部品を採用しているので加工精度を維持し
つつ、低コスト化を可能にしている効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の構成図、 第２図は本発明の複合ビームスプリッタ素子の作成手順
の一例を示す図、 第３図は本発明の複合ビームスプリッタ素子を用いた光
磁気ディスク用光学ヘッドの構成図、 第４図は本発明の第１の実施例、 第５図は本発明の光磁気信号検出系の斜視図、 第６図は本発明に用いる第１の光検出器の説明図、 第７図は本発明の第２の実施例、 第８図は本発明の第３の実施例、 第９図は本発明の第４の実施例、 第10図は本発明の第５の実施例、 第11図は本発明の第６の実施例、 第12図は従来の光磁気ディスク用光学ヘッドの基本構成
図、 第13図は従来の再生専用の光ディスク用光学ヘッドの基
本構成図を示す。 第１図，第３図，第４図，第７図〜第11図において、１
は半導体レーザ、２はコリメートレンズ、５は対物レン
ズ、６は光磁気ディスク、25は複合ビームスプリッタ素
子、26は平行平面基板、27は多層膜ビームスプリッタ、
28はホログラムビームスプリッタ、29は光磁気信号検出
系、30はサーボ信号検出系、31は複屈折結晶板、32は第
１の光検出器、33は光学平行平板、34は第２の光検出
器、35は波長板、36は第３の光検出器、37は密閉筐体、
39は電子回路、ｉは光波（ホログラムビームスプリッタ
に対する入射光）、ｊは一次回折光、ｋは零次透過光を
それぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 雅之 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−184639（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−250905（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−218035（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−96629（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 11/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明な平行平面基板の表裏面の一方の面に
   多層膜ビームスプリッタを、他方の面にホログラムビー
   ムスプリッタをそれぞれ一体的に形成した複合ビームス
   プリッタ素子であって、 前記多層膜ビームスプリッタは、該多層膜ビームスプリ
   ッタに対する入射光のＳ偏光成分に対しては60〜70％の
   反射率を有し、該入射光のＰ偏光成分に対してはほぼ10
   0％の透過率を有して形成され、 前記ホログラムビームスプリッタは、前記多層膜ビーム
   スプリッタ側から斜めに入射する入射光を、該入射光の
   偏光状態に対応して一次回折光と零次透過光とに分離す
   るように形成されてなることを特徴とする複合ビームス
   プリッタ素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の複合ビームスプリッタ素子
   の多層膜ビームスプリッタの面を、光源となる半導体レ
   ーザと、該半導体レーザから出射された発散性光束を受
   光して平行光に変換するコリメートレンズとの間で、且
   つ前記発散性光束を前記コリメートレンズに反射中継す
   る位置に設け、 前記コリメートレンズで平行光に変換された光を光磁気
   ディスク上に集光する対物レンズを設けてなり、 前記光磁気ディスクで反射して往路光学系を逆進し、前
   記多層膜ビームスプリッタおよび前記平行平面基板を透
   過した戻り光を前記ホログラムビームスプリッタにより
   分離した前記一次回折光を光磁気信号検出系に、前記零
   次透過光をサーボ信号検出系にそれぞれ導くように構成
   したことを特徴とする光磁気ディスク用光学ヘッド。
3. 【請求項３】前記半導体レーザと、前記多層膜ビームス
   プリッタとの間に前記半導体レーザの出射光の偏光面を
   制御する波長板を挿入したことを特徴とする請求項２記
   載の光磁気ディスク用光学ヘッド。