(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と光磁気記録媒体との間に光分離回折素子を設け、光磁気記録媒体からの戻り光を、光分離回折素子で２以上の光に分離し、さらにそれらの光を回折させて光ヘッド装置の駆動制御のための光検出器及び信号検出のための光検出器に到達するようにした光ヘッド装置において、光分離回折素子が単純回折格子と偏光回折格子とを有しており、戻り光が単純回折格子で回折され、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射して回折されることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項２】
偏光回折格子が２枚の基板ともに内面に凹凸のある基板を用い、一方の１次の回折光が入射側に凹凸がある基板で、他方の１次の回折光が出射側に凹凸がある基板であり、液晶を内部に封入した液晶回折格子である請求項１記載の光ヘッド装置。
【請求項３】
光分離回折素子の光源側の基板外面にも単純回折格子が形成され、３ビームを発生するようにされている請求項２記載の光ヘッド装置。
【請求項４】
少なくとも一方に、内面に凹凸のある基板を用い、内部に封入した光学異方性材料との相互作用による偏光回折格子を有する複合異方性回折素子において、少なくとも一方の基板の外面には凹凸による回折格子が形成され、この外側の回折格子で回折された光の０次でない回折光の１つ以上の光が内面の偏光回折格子に入射して再度回折されるように配置されたことを特徴とする複合異方性回折素子。
【請求項５】
２枚の基板ともに内面に凹凸のある基板を用い、一方の１次の回折光が入射側に凹凸がある偏光回折格子に、他方の１次の回折光が出射側に凹凸がある偏光回折格子に入射するように配置された請求項４記載の複合異方性回折素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光磁気記録媒体用の光ヘッド装置及びそれに用いる複合異方性回折素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記録媒体用の光ヘッド装置においては、光磁気記録媒体のカー回転角（偏光面の回転角）を検出して用いている。このような光ヘッド装置としては、図５のような構成のものが用いられていた。
【０００３】
図５において、４１は半導体レーザのような光源、４２は単純回折格子、４３はビーム分離用のプリズム、４４は集光レンズ、４５は光磁気記録媒体、４６はウオラストンプリズム、５１〜５５は光検出器を示す。
【０００４】
図５の光ヘッド装置では、光源４１から出射した光は、単純回折格子４２、プリズム４３を通過し、集光レンズ４４で集光されて光磁気記録媒体４５に到達する。この光磁気記録媒体４５で反射された戻り光は、再度集光レンズ４４で集光され、プリズム４３に入射して２つの光に分離される。
【０００５】
分離された光の一方は、そのまま直進して再度単純回折格子４２に入射して回折し、光検出器５１、５２に到達する。この回折光は、フォーカスエラーの検出、トラッキングエラーの検出に用いられる。分離された光の他方は、プリズム４３内で反射されてウオラストンプリズム４６に入射し、ここで回折されて光検出器５３〜５５に到達する。この回折光は信号として検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのような構成の光ヘッド装置は、高価な結晶材料を用いており、部品点数が多く、調整が複雑で、生産性が悪く、コストが高く、形状が大きい問題があった。本発明は、これらの問題点を解決した光ヘッド装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源と光磁気記録媒体との間に光分離回折素子を設け、光磁気記録媒体からの戻り光を、光分離回折素子で２以上の光に分離し、さらにそれらの光を回折させて光ヘッド装置の駆動制御のための光検出器及び信号検出のための光検出器に到達するようにした光ヘッド装置において、光分離回折素子が単純回折格子と偏光回折格子とを有しており、戻り光が単純回折格子で回折され、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射して回折されることを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
【０００８】
また、それらの偏光回折格子が２枚の基板ともに内面に凹凸のある基板を用い、一方の１次の回折光が入射側に凹凸がある基板で、他方の１次の回折光が出射側に凹凸がある基板であり、液晶を内部に封入した液晶回折格子である光ヘッド装置、及び、それらの光分離回折素子の光源側の基板外面にも単純回折格子が形成され、３ビームを発生するようにされている光ヘッド装置を提供する。
【０００９】
また、少なくとも一方に、内面に凹凸のある基板を用い、内部に封入した光学異方性材料との相互作用による偏光回折格子を有する複合異方性回折素子において、少なくとも一方の基板の外面には凹凸による回折格子が形成され、この外側の回折格子で回折された光の０次でない回折光の１つ以上の光が内面の偏光回折格子に入射して再度回折されるように配置されたことを特徴とする複合異方性回折素子を提供する。
【００１０】
また、その２枚の基板ともに内面に凹凸のある基板を用い、一方の１次の回折光が入射側に凹凸がある偏光回折格子に、他方の１次の回折光が出射側に凹凸がある偏光回折格子に入射するように配置された複合異方性回折素子を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では、光ヘッド装置の光分離回折素子が単純回折格子と偏光回折格子とを有しており、戻り光が単純回折格子で回折され、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射して回折されるようにされているので、光分離回折素子が小型でかつ容易に製造できる。
【００１２】
参考とし、基板の内外面に凹凸による回折格子を設け、内部に光学異方性材料を充填した複合異方性回折素子を用いることにより、きわめて小型にできるとともに、その部分については組立後の調整が不要となる利点を有する。
【００１３】
図１、図２は本発明の複合異方性回折素子の具体的な例の断面図である。図１は基本的な構成を示し、図２は３ビーム発生用の第４の回折格子を設けた例を示す。図１、図２において、１、２、３は回折格子、４、５は基板、６は光学異方性材料の代表である液晶、１０は半導体レーザ等の光源からの光、１１〜１６は光磁気記録媒体からの戻り光の回折光を示す。図２の７は３ビーム発生用の回折格子を示す。
【００１４】
図３、図４は、図１、図２の複合異方性回折素子を用いた光ヘッド装置の具体的な例の模式図である。図３は図１に対応し、図４は図２に対応している。図３、図４において、２１は半導体レーザ等の光源、２２は図１の複合異方性回折素子、２３は集光レンズ、２４は光磁気記録媒体、３０は光源から出射し光磁気記録媒体に到達した光、３１〜３６は光検出器を示す。図４の２５は図２の複合異方性回折素子、３７は光源から出射し光磁気記録媒体に到達した光を示す。
【００１５】
本発明では、光ヘッド装置の光分離回折素子が単純回折格子と偏光回折格子とを有している。光磁気記録媒体からの戻り光が単純回折格子で回折され、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射して回折される。この２種類の回折格子が一体化されている。
【００１６】
具体的には、少なくとも一方に、内面に凹凸のある基板を用い、内部に封入した光学異方性材料との相互作用による偏光回折格子を用い、これと基板外面に設けた単純回折格子とにより複合異方性回折素子を構成する。
【００１７】
基板の外面の単純回折格子は、ストライプ状に回折格子を形成すればよい。これには、基板の外面をエッチング、機械的な切削、プレス等により凹凸化して回折格子を形成することが生産性が良く好適である。この場合、基板自体を直接加工してもよく、基板表面に特定の屈折率の透明膜を形成しこれを加工してもよい。このほか、部分的に基板自体の屈折率を変えて回折格子として働くようにもできる。この外面の単純回折格子は、光磁気記録媒体側に配置され、光磁気記録媒体からの戻り光が単純回折格子で回折される。
【００１８】
この、単純回折格子で回折された光のうち、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射するようにされる。この偏光回折格子は、参考として基板内面に形成された凹凸と内部に封入した光学異方性材料との相互作用により、特定の偏光方向の光を回折する。この基板内面の凹凸も、前記した基板の外面の単純回折格子と同様に形成すればよい。
【００１９】
この光分離回折素子の偏光回折格子は、＋１次と−１次の回折光の両方の回折光を回折させるために２つの偏光回折格子を形成する。この２つの偏光回折格子は、偏光依存性に差があるようにされることが好ましい。
【００２０】
具体的には、一方はＰ波を回折させ、Ｓ波は直進させ、他方はＳ波を回折させ、Ｐ波は直進させるような偏光依存性を有することが好ましい。このため、基板内面の凹凸と光学異方性材料とで構成した偏光回折格子の場合には、２つの偏光回折格子で凹凸がある面を逆の基板にすることが好ましい。
【００２１】
特に、この偏光回折格子は、内部に封入する光学異方性材料と基板の凹凸との屈折率との関係が重要になるので、凹凸の屈折率を調整する必要がある。このため、基板自体が所望の屈折率であればそのまま使用できるが、基板自体の屈折率と所望の屈折率とが異なる場合には、基板表面に所望の屈折率の透明膜を形成することが好ましい。この透明膜はエッチング等によりパターニングしてもよく、所望のパターンに直接形成してもよい。
【００２２】
具体的には、凹凸部の屈折率を、光学異方性材料の常光屈折率か異常光屈折率に一致するようにされる。光学異方性材料として液晶を用い、回折格子の長手方向にラビングにより配向処理をした場合について説明する。
【００２３】
凹凸部の屈折率を液晶の常光屈折率に一致するようにすると、液晶分子が格子の長手方向に配列しているので、格子の長手方向に直交する方向に偏光方向のある光は両方の屈折率は一致していることになるので、回折格子として働かず、光は直進する。一方、格子の長手方向に偏光方向のある光は、見かけ上液晶の屈折率が異常光屈折率となり、両方の屈折率は一致しなくなるので、回折格子として働くことになり、光は回折される。
【００２４】
また、この凹凸部の屈折率を液晶の異常光屈折率に一致するようにすると、液晶分子が格子の長手方向に配列しているので、格子の長手方向に直交する方向に偏光方向のある光は、見かけ上液晶の屈折率が常光屈折率となるので、両方の屈折率は一致しなくなり、光は回折される。一方、格子の長手方向に偏光方向のある光は、両方の屈折率は一致していることになるので、回折格子として働かず、光は直進する。
【００２５】
このため、２つの回折格子の凹凸部を夫々常光屈折率及び異常光屈折率と一致するような材料で構成しておくことにより、異なる偏光特性を有するようにさせうる。これにより、回折格子２と３では、一方でＰ波成分が回折し、他方ではＳ波成分が回折することになる。
【００２６】
図１のように液晶層を挟んだ２枚の基板に凹凸部を形成する場合には、液晶が９０°ねじれるように配向処理しておけば、両方の凹凸部が液晶の常光屈折率と屈折率が一致するようにしておいてもよい。これは、凹凸部が光源側の基板５にある回折格子には液晶層を通過することにより光の偏光方向が９０°回転して入射するので、回折格子２と３では、一方でＰ波成分が回折し、他方ではＳ波成分が回折することになる。
【００２７】
図１の例では、単純回折格子である回折格子１で回折された光は、直進する０次光の他に少なくとも２方向に進行する。左側に進行した光は基板５の内面に設けられた凹凸と光学異方性材料である液晶６とによる偏光回折格子である回折格子２で回折し光１１、１２、１３となって、光検出器にに到達する。右側に進行した光は基板４の内面に設けられた凹凸と光学異方性材料である液晶６とによる偏光回折格子である回折格子３で回折し、光１４、１５、１６となって光検出器に到達する。
【００２８】
ここで、光源からの光がＰ波とＳ波との両成分を含む４５°傾いた偏光方向の光を用いることとする。光磁気記録媒体で反射した戻り光は、ある角度偏光面が回転している。この戻り光を単純回折格子である回折格子１で回折させて２つの回折格子２、３に導く。
【００２９】
この左側の回折格子２では、０次の光１２ではほぼＰ波となり、−１次と＋１次の光１１、１３はほぼＳ波となるようにし、右側の回折格子３では、０次の光１５ではほぼＳ波となり、−１次と＋１次の光１４、１６はほぼＰ波となるようにされる。このときに、１１と１３と１５とのＳ波の合計と、１２と１４と１６とのＰ波の合計との差を計算することにより、光磁気記録媒体での偏光回転角を読み取りうる。
【００３０】
図２のように、単純回折格子である第４の回折格子７を光源側の基板外面に設けることにより、３ビーム発生用となしうる。この第４の回折格子７は、通常は回折格子１、２、３とは格子のストライプの方向が直交するようにされる。
【００３１】
また、回折格子１にはさまざまな湾曲格子を形成したり、領域を分け各々の異なる湾曲格子を形成したりすることによって、フォーカスエラー検出、トラッキングエラー検出の機能を光ヘッド装置に持たせうる。
【００３２】
複合異方性回折素子に用いる基板は、通常のガラス、プラスチック等の基板が使用でき、必要に応じて所望の屈折率の透明膜を積層して用いる。さらに、必要に応じて、これにポリイミドの配向膜、間隙制御用のスペーサ、電極、シール材等を用いる。
【００３３】
光学異方性材料としては、液晶が代表的な材料として用いられる。通常は正の誘電異方性のネマチック液晶を用いればよい。上記の説明では、液晶は液体状の材料を用いることで説明したが、高分子液晶も使用できる。不必要な表面反射を抑制するために反射防止コートを形成したり、回折格子を複雑な形状にして付加機能を付与させてもよい。
【００３４】
【実施例】
屈折率１．５２、厚さ２ｍｍのガラス基板の上（外面側）に、ＳｉＯ２膜を蒸着によって厚さ０．６μｍで形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって、ピッチ１．５μｍ、深さ０．６μｍの回折格子１を形成した。この回折格子には、ＳＳＤ（Spot Size Detection ）法によるフォーカスエラー検出用のパターンを形成した。
【００３５】
そのガラス基板の上記回折格子形成面と逆の面（内面側）の＋１次光が通過する位置に、屈折率１．７９、厚さ１．４μｍのＳｉＯＮ系の膜をプラズマＣＶＤ法により形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって、ピッチ８μｍ、深さ１．４μｍの回折格子３を形成した。
【００３６】
厚さ０．５ｍｍ、屈折率１．５２の第２のガラス基板の表面（内面側）の−１次光が通過する位置に、屈折率１．５２、厚さ１．４μｍのＳｉＯＮ系の膜を同じくプラズマＣＶＤ法により形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって、ピッチ８μｍ、深さ１．４μｍの回折格子２を形成した。
【００３７】
第２のガラス基板の上記回折格子形成面と逆の面（外面側）に、半導体レーザからの往路光が通過する位置に、ＳｉＯ２膜を蒸着法により形成し、フォトリソグラフィとドライエッチングによって、ピッチ１６μｍ、深さ０．５μｍの回折格子４を形成した。
【００３８】
上記２つの内面側のＳｉＯＮ系の膜の回折格子面を相対向させるようにし、ストライプ方向を一致させ、−１次回折光が回折格子２を通過するような配置にして、周辺部をエポキシ樹脂でシールした。その後、常光屈折率１．５２、異常光屈折率１．７９の液晶を注入し、注入口を同じくエポキシ樹脂で封止して複合異方性回折素子となる液晶素子を作成した。なお、２枚の基板とも内面側にはポリイミドの薄膜を設け、格子の長手方向に沿ってラビングしたものを用いた。このため、液晶のねじれ角は０°とした。
【００３９】
上記液晶素子を用いて図４に示すように、光ヘッド装置を作成し、光磁気デイスクのカー回転角を読み取った。
【００４０】
【発明の効果】
本発明では、光ヘッド装置の光分離回折素子が単純回折格子と偏光回折格子とを有しており、戻り光が単純回折格子で回折され、その＋１次と−１次の回折光が、夫々偏光特性の異なる偏光回折格子に入射して回折されるようにされているので、光分離回折素子が小型でかつ容易に製造できる。
【００４１】
特に、基板の内外面に凹凸による回折格子を設け、内部に液晶に代表される光学異方性材料を充填した複合異方性回折素子を用いることにより、きわめて小型化できるとともに、その部分については全ての回折格子が一体化されていることになるので、回折格子の組立後の調整が不要となる。
【００４２】
さらに、このように小型で調整不要の光分離回折素子を用いているので、光ヘッド装置自体も小型化でき、その部品点数も少ないので組み立ても容易であり、さらにその調整も容易になり、生産性も良い。本発明は、本発明の効果を損しない範囲内で、種々の応用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の複合異方性回折素子の具体的な例の断面図。
【図２】本発明の複合異方性回折素子の他の具体的な例の断面図。
【図３】図１の複合異方性回折素子を用いた光ヘッド装置の具体的な例の模式図。
【図４】図２の複合異方性回折素子を用いた光ヘッド装置の具体的な例の模式図。
【図５】従来の光ヘッド装置の例の模式図。
【符号の説明】
回折格子：１、２、３、７
基板    ：４、５
液晶    ：６
光      ：１１〜１６
【図１】
0003541575.tif 000002
【図２】
0003541575.tif 000003
【図３】
0003541575.tif 000004
【図４】
0003541575.tif 000005
【図５】
0003541575.tif 000006