WO1994001794A1 - Element de polarisation, element optique et tete optique - Google Patents

Description

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明 細 害

偏光素子及び光学素子並びに光へッ ド 技術分野

本発明は偏光素子、 光学素子、 そ してこれら素子を用いて構成される小型の 光ヘッ ドに関する。 なお本発明による光ヘッ ドは、 主と して光磁気記録媒体を 用いて情報の記録再生を行う形式のものを想定する。 背景技術

従来の偏光素子は偏光ビームスプリ ッ タのよう に、 ガラ スの三角ブリ ズムに 偏光性光学薄膜を蒸着し、 この三角プ リ ズム同士を接着して作られたものであ つた。 また従来の光磁気記録媒体に記録再生する光ヘッ ドは、 例えば U S P— N o . 4 7 6 4 9 1 2 に開示されるよ う に偏光ビームスブリ ッ 夕を用いるか、 U S P— N o . 4 9 3 3 9 2 4 に開示されるよ う に二色性偏光板を用いる もの、 またはゥ ォ ラ ス ト ンプリ ズム等の複屈折プリ ズムを用いたものであった。 この 種の部品は、 光学ガラ スの削り出し及び研磨加工によるバルク型の光学部品で あつた。

と ころが従来の二色性偏光子は透過率が低く、 信号検出に必要十分な検出光 量を得る事ができなかった。 また従来の偏光ビ一ムスプリ ッ 夕 は検出光の方向 が大き く離れてしまい、 二色性偏光板は一つの部品では一つの偏光方向の検出 しかできず、 複屈折プリ ズムは高価であった。 また、 前述の光へッ ドではバル ク型の光学部品の占める体積が大き く、 加工自体が高コ ス ト であり、 更に組立 時の位置出し箇所が多岐に渡るため、 装置の小型化、 低コ ス ト化、 軽量化を図 る事が難しかった。 ゆえにアク セ ス速度面での性能等が犠牲になり、 市場での 普及を妨げていた。 また、 光学系のレイ ア ウ ト も、 発光素子と受光素子とが分 離され、 発光素子を始点とする往路の光学系と受光素子を終点とする復路の光 学系のそれぞれに、 専用の光学部品を使っており、 非常に部品点数やス ペース 効率の面で無駄があった。 更に位置精度が累積されるため、 光学系の位置精度 を確保する事が困難であ り、 検出信号特に焦点誤差信号の初期オ フ セ ツ ト を除 去するために、 手間の掛かる調 s作業が必要となつていた。

本発明は、 かかる課題を解決するためのものであり、 薄く高透過率でかつ消 光比の高い偏光素子と、 単一の部材でありなが 複数の偏光方向の検出が可能 な小型で安価な偏光素子を提供する こ とを目的とする。 また、 焦点誤差信号の 初期オフセ ッ トを除去する と共に無調整化を図る こ とを目的とする。 さ らにこ れら偏光素子、 光学素子を安価に効率よ く製造する製造方法を提供する こ とを 目的とする。 そ して光へッ ドに関して、 光学部品の抜本的削減と小型軽量化と 調整工程の簡略化を目的とする。 さ らに S 比の良い良好な光磁気信号を得 る こ とを目的とする。 発明の開示

1 . 本発明の偏光素子は、 同一の透明基板上に稜線を有し鋸歯状の断面形状を 有する鋸歯領域を 1 箇所以上形成し、 この鋸歯領域に偏光性光学薄膜を備えた 事を特徴とする。 これにより偏光ビーム スプリ ッ タ と同等の高い透過率と消光 比が得られ、 しかも従来の二色性偏光板なみの薄い偏光素子が得られる。

2 . 前記 1 の偏光素子に関して、 前記鋸歯領域を透明物質で充填した事を特徴 とする。 これによ り透過光の方向が入射方向と変化しない偏光素子が得られる _c

3 . 前記 1 の偏光素子に関して、 前記鋸歯状の断面形状の山部及び谷部の頂角 をそれぞれ略 9 0度に設定した事を特徴とする。 これによ り反射光を入射方向 に戻す事ができ、 迷光が少ない偏光素子が得られる。

4 . 前記 1 の偏光素子に関して、 前記基板の基準方向に対して第 1 の鋸歯領域 の稜線の方向を + A度と し、 第 2 の鋸歯領域の稜線の方向をほぼ一 A度と した 事を特徴とする。 これによ り二つの方向の偏光の検出が一つの素子でおこなえ、 消光比も高く、 部品点数を減らす事ができ、 組立性が向上する。

5 . 前記 4 の偏光素子に関して、 前記稜線の方向 A度を略 4 5度と した事を特 徴とする。

6 . 前記 1 の偏光素子に関して、 前記基板上に前記偏光性光学薄膜を備えた 2 箇所の前記鋸歯領域を形成し、 前記 2箇所の鋸歯領域がそれぞれの稜線が略直 交するよ う配置された事を特徴とする。 7 . 前記 1 の偏光素子に関して、 透明基板（こホ ッ ト ス タ ンプ法によ り鋸歯状の 形状を転写し、 その上に誘霪体薄膜を蒸着して前記偏光性光学薄膜を形成した 事を特徴とする。 この方法により簡単で大量生産容易な偏光素子が得られる。

8 . 前記 1 の偏光素子に関して、 鋸歯状の形状を表面に有する ローラを、 透明 基板に押し付け転動させる事によ り、 連続的に鋸歯状の形状を転写し、 その上 に誘電体薄膜を蒸着して前記偏光性光学薄膜を形成した事を特徴とする。 この 方法により、 更に大量生産に適する偏光素子が得られる。

9 . 本発明の他の偏光素子は、 同一の透明基板上に斜面が 1 箇所以上形成され、 前記斜面に偏光性光学薄膜を設けた事を特徴とする。 これによ り簡素な構造で 偏光検出が可能な、 一体化された偏光素子が得られる。

1 0 . 前記 9 の偏光素子に関して、 前記斜面と前記基板の表面との成す角度を 略 4 5度とする亊を特徴とする。 こ うする と透過率と消光比に優れた偏光性光 学薄膜が設計できる。

1 1 . 前記 9 の偏光素子に関して、 前記斜面を透明物質で充填して形成された 事を特徴とする。 これによ り透過光の方向が入射方向と変化しない偏光素子が 得られる。

1 2 . 前記 9 の偏光素子に関して、 同一の透明基板上に斜面を 4 ケ所形成し、 各々の斜面の法線が入射光束の主光線と 2 0度以上の角度を持ち、 その内 2 つ の斜面は、 光線の光軸と偏光方向を含む面に対し斜面の法線と光線の光軸を含 む面が A度、 他の 2つの面は、 光線の光軸と偏光方向を含む面に対し斜面の法 線と光線の光軸を含む面が一 A度とな り、 それらの斜面に偏光性光学薄膜を設 けた事を特徴とする。 これによ り組立がしゃすく、 逆相で振幅の等しい信号が 得られる偏光素子を実現できる。'

1 3 . 前記 9 の偏光素子に関して、 同一の透明基板上に斜面を 2 ケ所形成し、 —つの斜面に少な く とも 2つ以上の光束が入射し、 各々の斜面の法線が入射光 束の主光線と 2 0度以上の角度を持ち、 1 つの斜面は、 その斜面に入射する全 ての光線の光軸と偏光方向とを含む面に対し斜面の法線と光軸を含む面が A度, 他の面は、 その斜面に入射する全ての光線の光軸と偏光方向とを含む面に対し、 斜面の法線と光軸を含む面が一 A度とな り、 前記 2箇所の斜面に偏光性光学薄 ,

一 4 一 膜を設けた事を特徴とする。 これによ り更に簡単な形状の偏光素子を実現でき る。

1 4. 前記 1 2 または前記 1 3 の偏光素子に関して、 前記角度 Α度をほぼ 4 5 度と した事を特徴とする。 これによ り最も信号振幅を大き く でき る偏光素子が 得られる。

1 5. 前記 9 の偏光素子に関して、 第 1 の光学部材と、 第 1 の光学部材に貼り 合わされる第 2 の光学部材とを有し、 第 1 または第 2 の光学部材に斜面を含む 窪みを形成し、 これら斜面に誘電体の多層薄膜を蒸着して偏光分離機能を持た せ、 前記窪みを透明樹脂または液体で埋め、 前記第 1 及び第 2 の光学部材を貼 り合わせて形成された事を特徴とする。

1 6. 前記 1 5 の偏光素子に関して、 前記第 1 の.光学部材と、 前記第 2 の光学 部材と、 前記窪みを埋める透明 ¾脂または液体の各々の屈折率が、 概ね同一で ある事を特徴とする。 これによ り透過光の方向が入射方向と変化しない偏光素 子が得られる。

1 7. 前記 1 5 の偏光素子に関して、 前記斜面に入射する光束を、 媒質中換算 の N A (N e u m e r i c a l A p e r t u r e, 開口数） で 0. 1 5以下 の収束光束または発散光束と した事を特徴とする。 この範囲の収束光束ま たは 発散光束であれば、 良好な偏光特性が得られる。

1 8. 前記 1 5 の偏光素子に関して、 前記斜面に誘電体の多層薄膜をコーティ ングして偏光分離機能を持たせ、 前記窪みを透明揑脂で埋め、 前記第 1 及び第 2 の光学部材を貼り合わせた後に、 ァニ一 リ ング処理を施して製造した事を特 徴とする。 .これによ り、 透明樹脂の複屈折を除去でき る。

1 9. 前記 1 または前記 9 の偏光素子に関して、 樹脂またはガラ ス の射出成形 によ り、 鋸歯形状または少な く と も一つ以上の斜面を転写し、 その上に誘電体 薄膜を蒸着して偏光性光学薄膜を形成した事を特徴とする。 こ の方法は既存の 成形装置や蒸着装置を使え、 大量生産が可能となる。

2 0. 本発明の更に他の偏光素子は、 光学部材の表面または内部に、 偏光板ま たは偏光フ ィ ルムを固着または保持して形成された事を特徴とする。 こ うする と偏光板は光学部材で裏打ちされるため、 経時変化に強く なる 2 1 . 前記 2 0 の偏光素子に関して、 前記光学部材の表面または内部に、 前記 偏光板または前記偏光フ イ ルムを固着または保持した後に、 ァニー リ ング処理 を施して製造した事を特徴とする。 これによ り、 やはり経時変化に強い偏光素 子が得られる。

2 2 . 本発明の光ヘッ ドは、 光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光 記憶装置において、

光源である半導体レーザと、

少なく と も二方向に光を分岐する光分岐手段と、

受光素子とを有し、

前記光分岐手段と前記受光素子との間に、 前記し 、 前記 9 . または前記 2 0 . に記載の前記偏光素子を備えた事を特徴とする。 これによ り大変簡単な構 成で、 光磁気信号の再生が可能な、 小型の光へッ ドが実現できる。

2 3 . 前記 2 2 の光ヘッ ドに関して、

前記 9 に記載の偏光素子を有し、

光線の光軸と偏光方向を含む面に対し前記斜面の法線と光線の光軸を含む面 が A度となる斜面を透過した光線を一組のセ ンサで受光し、 こ のセ ンサ出力の 加算を行う と共に、

光線の光軸と偏光方向を含む面に対し斜面の法線と光線の光軸を含む面が一 A度となる他の斜面を透過した光を別の一組のセ ンサで受光し、 セ ンサ出力の 加算を行い、

それぞれの加算出力の差動をと る事によって光磁気信号を再生する事を特徴 とする。

これによ り組立がしゃすく、 逆相で振幅の等しい信号が得られる光へッ ドを 実現できる。 また同相雑音を除去でき る こ とよ り、 S Z N比の良い良好な光磁 気信号を得られる。

2 4 . 前記 2 2 の光ヘッ ドに関して、 前記光分岐手段は回折格子から成るホ ロ グラ ムである事を特徴とする。 これによ り単純な構成で大量生産容易な小型の 光へッ ドが得られる。

2 5 . 前記 2 ⁴ の光ヘ ッ ドに関 して、 前記ホ ロ グラ ムカ^ ブレーズ加工された ブレーズ化ホロ グラ ムである事を特徴とする。

2 6 . 前記 2 2 に記載の光ヘッ ドに関して、 前記偏光素子を前記光分岐手段に 透明物質を用いて接着した事を特徴とする。 これによ り光へッ ドの小型化が図 られる。

2 7 . 前記 2 2 に記載の光ヘッ ドに関して、 一つの光学部材の片面に前記偏光 素子を形成し、 他方の面に前記光分岐手段を形成した事を特徴とする。 これに よ り光磁気信号を検出するための偏光素子が、 他の光学部品と複合化、 一体化 でき る。

2 8 . 前記 2 2 に記載の光へッ ドに関して、 光源である半導体レーザと受光素 子を納めたパッケージと、 前記光分岐手段とを有し、 前記偏光素子の一方の面 に前記光分岐手段を透明物質を用いて接着し、 前記偏光素子の他方の面に前記 パッ ケー ジを接着した事を特徴とする。 これによ り光磁気信号を検出するた の偏光素子が、 他の光学部品と複合化、 一体化できる。

2 9 . 本発明の他の光ヘッ ドは、

光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光記憶装置おいて、 光源と受光素子を一つのパッ ケージ内に収め、 '一

前記光源からの光と前記光磁気記録媒体からの戻り光を同一の光学部材に透 過させ、

前記光学素子に 3箇所以上の複数の斜面を形成し、

前記斜面に偏光性光学薄膜を備え、

第 1 の斜面を前記光源からの光路上に se置し、 入射光線の偏光方向が斜面に 対し p偏光となるよう設定し、

第 2 の斜面と第 3 の斜面に前記光磁気記録媒体からの戻り光を入射させ、 前記第 2 の斜面は前記光源からの光線の偏光方向に対し、 前記第 2 の斜面の 法線と入射光線の光軸を含む面の角度を A度と し、

前記第 3 の斜面は、 光源からの光線の偏光方向に対し、 斜面の法線と入射光 線の光軸を含む面の角度を一 A度とする事を特徴とする。

これらによ り光磁気信号が検出可能な小型の一体化された光ヘッ ドが実現で き る。 また、 光源からの光束も偏光性光学薄膜に透過させるため、 光磁気記録 媒体に照射する光束の品質を向上させる こ とができ、 光磁気信号の品質向上に 寄与する。

3 0 . 前記 2 9 の光へッ ドに関して、 前記第 1 の斜面と前記第 2の斜面に対す. る前記それぞれの光線の入射角を 2 0度以上と し、 前記角度 Aの値を略 4 5度 に設定した事を特徴とする。 これによ り最も信号振幅を大き く できる光へ ッ ド が得られる。

3 1 . 本発明の光学素子は、 発散性ないし収束性の往路光束及び復路光束が透 過する一体の部材であって、 前記往路光束の光路長と前記復路光束の光路長と が異なるよ う に構成された亊を特徴とする。 これによ り往路の光学系と復路の 光学系のそれぞれに関係する光学部品を共通化でき、 往路の光路長と復路の光 路長を精度良く簡便な方法で設定できる。

3 2 . 前記 3 1 の光学素子に関して、 前記光学素子が透明樹脂またはガラ スで 一体に成形され、 表面に段差を有する事を特徴とする。

3 3 . 前記 3 1 の光学素子に関して、 前記光学素子が少な く と も二体の別体部 品の貼り合わせから成り、 前記別体部品を貼り合わせた状態で表面に段差が形 成される事を特徴とする。

3 4 . 前記 3 1 の光学素子に関して、 少な く と も二値の屈折率を局部的に有し、 往路光束と復路光束とがそれぞれ異なる屈折率の頜域を透過し、 往路光束の光 路長と前記復路光束の光路長とが異なるよ う構成された事を特徴とする。

3 5 . 前記 3 1 の光学素子に関して、 一体化された部材に往路光束と復路光束 が透過し、 往路光束の透過する領域の屈折パワーと、 復路光束の透過する領域 の屈折パワーとが、 異なるよ う構成された事を特徴とする。

3 6 . 前記 3 5 の光学素子に関して、 表面に局部的に凸または凹の曲面を形成 した事を特徴とする。

3 7 . また、 本発明の更に他の光ヘッ ドは、

前記 3 1 の光学素子と、

前記光学素子に略対向して背後に配置された受光素子と、

前記受光素子の受光面から若干高く または若干低く §2置された光源である半 導体レーザとから構成され、 前記光源から出射する往路光束と、 光記録媒体で反射されて受光素子に向か う復路光束とが、 共に前記光学素子を透過するよ う構成された事を特徴とする < これによ り往路光束と復路光束をそれぞれ最適な光路長に設定でき、 受光素 子上に正確にス ボ ッ トを照射でき、 特に焦点誤差信号の初期オ フセ ッ トの除去 に有効である。

3 8 . 前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、 前記復路光束の前記受光素子上でのスポ ッ ト形状の変化を検出して、 少な く と も^点誤差信号を生成するよ う構成され た事を特徴とする。

3 9 . 前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、 前記光学素子は透明齒脂で形成され外周 にフ ラ ンジを有し、 フ ラ ン ジ部に射出成形用のゲ一 ト を設置した事を特徴とす る。 これにより光学素子の残留歪を低減でき、 検出信号の品質に影響するよ う な複屈折を除まできる。

4 0 . 前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、 前記光学素子は透明楦脂で形成され、 前 記光学素子の表面または裏面と、 前記受光素子の表面に、 位置合わせ用のァラ ィ メ ン トマーク を形成または印刷した事を特徴とする。 これによ り光学素子と 受光素子との位置出しが容易となる。

4 2 . 前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、 前記光学素子の表面または裒面に、 回折 格子も し く はホロ グラ ムを形成した事を特徴とする。 これによ り光学素子を他 の部材と機能複合でき る。

4 2 . 前記 4 1 の光ヘ ッ ドに関して、 前記ホ ロ グラ ム力 ί、 回折溝ビッ テ単位に 三角歯状にブレーズ化された、 ブレーズ化ホ ロ グラ ムである事を特徴とする。

4 3 . 前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、

前記 3 1 の光学素子と、

前記光学素子に略対向して背後に Ε置された受光素子と、

前記受光素子の受光面から若干高く または若干低く £置された光源と、 前記受光素子及び前記光源を保持するパッケー ジとを備え、

前記光学素子と前記パッ ケージとによ り、 前記受光素子及び前記光源を封止 する事を特徴とする。

これによ り発光素子と受光素子を共通のパ ッ ケー ジに格納でき、 一体化され た小型の光へッ ドを実現でき る。

4 4 . 前記 4 3 の光ヘッ ドに関して、 前記光学素子と前記パッ ケー ジと力 互 いに接着材を介して固着され、 接着材の硬化後 硬度を、 前記光学素子及び前 記パッケー ジの材質の硬度に対して低く設定した事を特徴とする。 これによ り 熱膨張係数の違いに起因する ズレゃ変形を防止できるため、 耐環境特性に優れ た光へッ ドが実現でき る。

4 5 . 前記 2 ·2、 前記 2 9 または前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、

鏡面仕上げされた領域と、 微細な凹凸を有する乱反射領域とに分離された光 学素子を用い、 前記鏡面仕上げ領域に往路光束及び復路光束を透過させるよう 構成した事を特徴とする。 これによ り光へッ ド内部の迷光すなわち有害反射光 を低減できるため、 検出される信号の品質向上が図られる。

4 6 . 前記 2 2、 前記 2 9 または前記 3 7 の光ヘッ ドに関して、

反射防止コーテ イ ングを蒸着した領域と、 反射防止コーテ ィ ングを蒸着しな い非コーテ ィ ング領域.とに分雜された光学素子を用い、 前記反射防止コ ーテ ィ ング領域に発光素子から出射する発散光束の中央部を透過させ、 前記非コーテ ィ ング領域で前記発散光束の一部を反射し、 前記反射光を受光する発光パワー 検出用の第 2 の受光素子を備えた事を特徴とする。 これによ り発光素子の出射 パワーをモニターでき る と同時に、 出射光の透過効率を向上させながら、 第 2 受光素子への反射光を充分確保する こ とができ、 S / N比に優れたパワー検出 が可能となる。

4 7 . 前記 4 6 の光ヘッ ドに関して、 前記発光パワー検出用の第 2 の受光素子 と、 光記録媒体の反射光である復路光束を受光する第 1 の受光素子とを有し、 前記第 1及び第 2 の受光素子が一体の基板上に形成された事を特徴とする。 こ れにより発光素子の出射パヮ ーを、 特別な部品を付加せずにモニダ一でき る。 図面の簡単な説明

図 1 から図 5 3 はいずれも本発明の実施例に関わる図である。

図 1 は本発明の実施例 1 の偏光素子を示し、 （ a ) が平面図、 （ b ) が断面 図である。 図 2 は本発明の実施例 2 の偏光素子を示した平面図である。 図 ₃ は 本発明の実施例 5 の光ヘッ ドを示し、 （ a ) が側面図、 （ b ) が平面図である。 図 4 は実施例 5 の受光素子周りの平面図である。 図 5 は実施例 5 の偏光素子と 受光素子の断面図である。 図 6 は実施例 5 の偏光素子を示す平面図である。 図 7 は実施例 5 の鋸歯状の偏光素子の断面図である。 図 8 は実施例 1 0 の光へッ ドの説明図である。 図 9 は実旌例 1 1 の偏光素子の製造方法を示す説明図であ る。 図 1 0 は実施例 1 2 の偏光素子の製造方法を示す説明図である。 図 1 1 は 実施例 3 の偏光素子の平面図を示す。 図 1 2 は実施伊 1 3 の偏光素子を示し、

( a ) が X方向の断面図、 （ b ) が Y方向の断面図を示す。 図 1 3 も実施例 3 の偏光素子を示し、 （ a ) が X方向の断面図、 （ b ) が Y方向の断面図を示す。 図 1 4 は実施例 4 の偏光素子を示す。 図 1 5 は実施例 4 の偏光素子を示し、

( a ) が X方向の断面図、 （ b .) が Y方向の断面図を示す。 図 1 6 も実施例 4 の偏光素子を示し、 （ a ) が X方向の断面図、 （ b ) が Y方向の断面図を示す。 図 1 7 は実施例 6 の光へッ ドの側面図である。 図 1 8 は実施例 6 の偏光素子の 平面図を示した図である。 図 1 9 は実施例 7 の光ヘッ ドの側面図である。 図 2 0 は実施例 7 の光へッ ドの偏光素子の平面図である。 図 2 1 は実施例 8 の光へ ッ -ドの側面図である。 図 2 2.は実施例 8 の光へッ ドの偏光素子の平面図を示す c 図 2 3 は実施例 8 の光へッ ドを示し、 （ a ) がレーザ出射光の偏光方向の断面 図、 （ b ) が偏光素子のレーザ出射光の偏光方向と垂直方向の断面図である。 図 2 4 は実施例 9 の受光素子の平面図である。 図 2 5 は実施例 9 に示す光磁気 信号検出手段を示すプロ ッ ク図である。 図 2 6 は実施例 1 3 の偏光素子の製造 方法を示す説明図である。

また、 図 2 7 は実施例 1 4 の光学素子を含む、 光へッ ドの側断面図。 図 2 8 は実施例 1 4 の光へッ ドを含む、 光ビッ ク ア ツ ブの側面図である。 図 2 9 は実 施例 1 4 の光へッ ドの、 発光素子と受光素子を示す斜視図である。 図 3 0 は実 施例 1 4 の光へッ ドの、. 発光素子と.受光素子を示す断面図である。 図 3 1 は実 施例 1 4 の光ヘ ッ ドの、 ホ ロ グラ ムを示す平面図である。 図 3 2 は実施例 1 4 の光ヘッ ドの、 ホ ロ グラ ムの機能を示す斜視図である。 図 3 3 は実施例 1 4 の 光へッ ドの、 発光素子と受光素子を示す平面図である。 図 3 4 の （ a ) 、 ( b )

( c ) は実施例 1 4 に基づく光へッ ドの、 受光ス ポ ッ ト の変化を示す説明図で ある。 図 3 5 は実施例 1 4 の光ヘッ ドの、 焦点誤差信号を示すグラ フである。 図 3 6 は実施例 1 4 の光ヘッ ドの、 像面湾曲を示す説明図である。 図 3 7 は実 施例 1 5 の光へッ ドを示す側面図である。 図 3 ·8 は実施例 1 6 の光学素子を示 す側面図。 図 3 9 は実施例 1 7 の光学素子を示す側面図である。 図 4 0 は実施 例 1 8の光へッ ドを示す側面図。 図 4 1 は実施例 1 8 の光へッ ドを示す平面図 である。 図 4 2 は実施例 1 8 の光へッ ドにおける光学素子を示す斜視図である _c 図 4 3 は実施例 1 9 の偏光素子を示す斜視図である。 図 4 4 は実施例 1 9 の偏 光素子を示す断面図。 図 4 5 は実施例 1 9 の偏光素子の、 多層薄膜を示す断面 図である。 図 4 6 は実施例 2 0 の偏光素子を示す斜視図である。 図 4 7 は実施 例 2 1 の光へッ ドの、 偏光素子を示す斜視図である。 図 4 8 は実施例 2 1 の光 へッ ドを示す側面図である。 図 4 9 は実施例 2 1 の光へッ ドを示す平面図であ る。 図 5 0 は実施例 2 2 の光ヘッ ドを示す側面図である。 図 5 1 は実施例 2 2 の光へッ ドを示す平面図である。 図 5 2 は実施例 2 3 の光へッ ドを示す側面図 である。 図 5 3 は実施例 2 3 の光へッ ドを示す側面図である。 発明を実施するための最良の方法

本発明を添付の図 1 から図 5 3 に従って、 'よ り詳細に説明する。

(実施例 1 )

図 1 ( a ) は本発明の実施例 1 の偏光素子の平面図、 図 1 ( b ) は断面図で ある。 複数の稜線 2 0 1 を有し、 図 1 ( b ) のごと く 断面が鋸歯状である。 稜 線 2 0 1 を有するブラ スチ ッ ク シー トである透明基板 2 0 2 に偏光性光学薄膜 2 0 3 を蒸着し、 透明楦脂である透明物質 2 0 4 をコーテ ィ ングする事により 偏光素子を構成した。

正面からの入射光線 2 0 5 は偏光性光学薄膜 2 0 3 によ り P偏光成分は透過 し、 透過光 2 0 6 とな り、 S偏光成分は二回反射し、 反射光 2 0 7 となる。 稜線の方向は偏光素子の外形に対して 4 5度と してあり、 透過光 2 0 6 は素 子外形に対して 4 5度の偏光となる。 こ の偏光の方向は稜線の方向によ り任意 に定める事ができ る。

稜線と稜線の間隔は透明基板 2 0 2 の厚みの 2倍以下にすれば良い。 透明基板 2 0 2 の材質は、 ア ク リ ル ¾脂、 ポ リ カ ー ボ ネ ー ト、 ア モ ル フ ァ ス ボ リ オ レ フ ィ ン、 ポ リ ス チ レ ン等の使用する ¾の波長に対して透明な樹脂で ある

透明物質 2 0 4 は、 紫外線硬化樹脂、 エポキ シ樹脂、 バルサ ム等の使用する 光の波長に対して透明な樹脂である。 このよ う に透明物質 2 0 4 を充填させる 事により、 透過光 2 0 6 の方向を入射光線 2 0 5 の方向と同じとする事ができ た。

製造のための金型は、 稜線の間隔が数百ミ ク ロ ン以上と比較的広い場合は機 械加工技術、 数十 ミ ク ロ ンから数ミ ク ロ ンの比較的狭い場合は フ ォ ト ヱ ッ チ ン グ技術とブ レーズ化技術により製作した。

このよ う にして製作された偏光素子は、 非常に薄く、 しかも光の透過率が高く 消光比 （ P偏光透過量と S偏光透過量の比） も高い。 具体的には、 透過率 （ P 偏光成分） 9 8 %、 消光比 5 0 0 : 1 程度の性能を得る こ とができた。 こ の偏 光素子は後述するよ う に光磁気信号を検出する光へッ ドにおいて検光子と して 用いる事ができ る。 また液晶表示装置、 光シ ャ ッ タ ー、 等に も応用可能である。 (実施例 2 )

図 2 は実施例 2 の偏光素子の平面図である。 複数の稜線 3 0 1 を有する第一 の基板部 3 0 2 と、 それと異なる方向の複数の稜線 3 0 3 を有する第二の基板 部 3 0 4 を P M M A等の撐脂を射出成形によ り一体に作成し、 稜線のある鋸齒 状の面に偏光性光学薄膜である誘電多層膜を蒸着し、 光磁気記録装置の光へッ ドに使用する偏光素子を構成したものである。

偏光 子の基準方向である外形の一辺に対する稜線 3 0 1 の角度は 4 5 度、 他の稜線 3 0 3 の角度は一 4 5度である。 稜線の数は、 それぞれの基板部に一 つずつでも良く、 その場合断面形状は山形となる。

また第一の基板部と第二の基板部は必ずし も隣接している必要はな く、 構造 上必要な間隙を設け、 その間を連結しても良い。 これはプ ラ ス チ ッ ク の射出成 形で可能である。

(実施例 3 )

図 1 1 は実施例 3 の偏光素子の平面図である。 尚、 こ こで説明のために、 縱 方向を Y方向、 横方向を. X方向と定める。 透明物質で出来た基板 1 2 0 6 に斜 面部を有する領域 1 2 0 2, 1 2 0 3 , 1 2 0 4, 1 2 0 5 がある。 また、 こ の領域にはそれぞれ、 光線 1 2 0 7, 1 2 0 8, 1 2 0 9, 1 2 1 0 が入射す る。 この光線の偏光方向は 1 2 0 1 で示すよ う に X軸に対し 4 5 ° 方向に設定 されている。

図 1 2 ( a ) に領域 1 2 0 2, 1 2 0 3 の領域の X方向の断面図を示す。 ま た、 図 1 2 ( b ) に領域 1 2 0 2， 1 2 0 3 の領域の Y方向の断面図を示す。 この様に領域 1 2 0 2 と 1 2 0 3 は同じ方向の斜面を持ち、 基板部に対する斜 面の角度が約 4 5度に設定してある。 この斜面 1 2 1 1 には偏光性薄膜を蒸着 し、 斜面から基板の面までを、 透明物質 1 2 1 2 で充填して有る。 一方、 領域 1 2 0 4, 1 2 0.5 は図 1 3 ( a ) に X方向の断面図で、 また、 図 1 3 ( b ) に Y方向の断面図で示すよ う に、 領域 1 2 0 2, 1 2 0 3 とは斜面の方向が 9 0度回転した方向つま り、 Y方向に設定して有る。 領域 1 2 0 4 と 1 2 0 5 は 同じ方向の斜面を持ち、 基板部に対する斜面の角度が約 4 5度に設定してある。 また、 領域 1 2 0 2, 1 2 0 3 と同様に、 斜面 1 2 1 6 には偏光性薄膜を蒸着 し、 斜面から基板の面までを、 透明物質 1 2 1 7 で充填してある。

これらの構成では、 斜面 1 2 1 1 では P偏光成分は透過し S偏光は反射する。 従って領域 1 2 0 2, 1 2 0 3 に入射する偏光方向 1 2 0 1 を持つ光線 1 2 1 3 は斜面 1 2 1 1 によ り P偏光成分のみを選択して透過する。 つま り、 1 2 0 1 方向に偏光している成分の内 X方向の成分 1 2 1 4 だけ透過する事になる。 一方、 斜面 1 2 1 6 も同様に、 P偏光成分は透過し S偏光は反射する。 従つ て、 領域 1 2 0 4, 1 2 0 5 に入射する偏光方向 1 2 0 1 を持つ光線 1 2 1 8 は斜面 1 2 1 6 によ り P偏光成分のみを選択して透過する。 しかし、 この領域 では斜面の方向が 9 0度回転しているため 1 2 0 1方向に偏光している成分の 内 Y方向の成分 1 2 1 9 だけ透過する事になる。 この様に して、 領域 1 2 0 2， 1 2 0 3 と領域 1 2 0 4, 1 2 0 5 でお互い土 4 5度方向の検波ができ る。 土 4 5度方向の検波は、 斜面の方向を偏光方向に対し絶対値で等し く なるよ う に偏光方向に対し対称に設定すれば、 任意に変化させる事が出来る。 つま り, 土 A度方向の検波を行うのであれば、 偏光方向に対する斜面の法線と光軸を含 む面の角度を、 一方の斜面は + A度、 もう一方の斜面は一 A度に設定すればよ い o

斜面の法線ど光線の光軸との角度は、 斜面に設けられた偏光性薄膜によ り P 偏光を透過し、 S偏光を反射する機能が達成でき る角度ならば如何なる角度で も良い。 この場合、 斜面に入射する角度と して概ね斜面の法線に対し 2 0度以 上が望ま しい。

(実施例 4 )

図 1 4 は実施例 4の偏光素子の平面図である。 尚、 こ こで説明のために、 縱 方向を Y方向、 横方向を X方向と定める。 透明物質で出来た基板 1 3 0 4 に斜 面部を有する領域 1 3 0 2 , 1 3 0 3 , がある。 また、 こ の領域にはそれぞれ、 光線 1 3 0 5， 1 3 0 6, 1 3 0 7, 1 3 0 8 が入射する。 この光線の偏光方 向は 1 3 0 1 で示すよ う に X軸に対し 4 5度方向に設定されている。

図 1 5 ( a ) に領域 1 3 0 2, の領域の X方向の断面図を示す。 また、 図 1 5 ( b ) に領域 1 3 0 3， の領域の Y方向の断面図を示す。 この様に領域 1 3 0 2 は X方向の斜面を持ち、 基板部に対する斜面の角度が約 4 5度に設定して ある。 この斜面 1 3 0 9 には偏光性薄膜を蒸着し、 斜面から基板の面までを、 透明物質 1 3 1 3 で充填して有る。 一方、 領域 1 3 0 3 は、 図 1 6 ( a ) に X 方向の断面図で、 また、 図 1 6 '( b ) に Y方向の断面図で示すよ う に、 領域 1 3 0 2 とは斜面の方向が 9 0度回転した方向、 つま り Y方向に設定して有る。 領域 1 3 0 3 は Y方向の斜面を持ち、 基板部に対する斜面の角度が約 4 5度に 設定してある。 また、 領域 1 3 0 2 と同様に、 斜面 1 3 1 4 には偏光性薄膜を 蒸着し、 斜面から基板の面までを、 透明物質 1 3 1 8で充填して有る。

これらの構成では、 斜面 1 3 0 9では P倡光成分は透過し S偏光は反射する c 従って領域 1 3 0 2， 1 3 0 3 に入射する偏光方向 1 3 0 1 を持つ光線 1 3 0 5, 1 3 0 6 は斜面 1 3 0 9 によ り P偏光成分のみを選択して透過する。 つま り、 1 3 0 1 方向に偏光している成分の内 X方向の成分 1 3 1 1 だけ透過する 事になる。 一方、 斜面 1 3 1 4 も同様に、 P偏光成分は透過し S偏光は反射す る。 従って、 領域 1. 3 0 3 に入射する偏光方向 1 3 0 1 を持つ光線 1 3 0 7 , 1 3 0 8 は斜面 1 3 1 4 によ り P偏光成分のみを選択して透過する。 し力 し、 一 〗 ί _ この領域では斜面の方向が 9 0度回転しているため 1 3 0 1 方向に偏光してい る成分の内 Υ方向 1 3 1 6 の成分だけ透過する事になる。 こ の様に して、 領域 1 3 0 2 と領域 1 3 0 3 でお互い土 4 5度方向の検波ができ る。

土 4 5度方向の検波は、 斜面の方向を偏光方向に対し絶対値で等し く なるよ う に偏光方向に対し対称に設定すれば、 任意に変化させる事が出来る。 つま り、 土 Α度方向の検波を行うのであれば、 偏光方向に対する斜面の法線と光軸を含 む面の角度を、 一方の斜面は + A度、 も う一方の斜面は一 A度に設定すればよ い ₀

斜面の法線と光線の光軸との角度は、 斜面に設けられた偏光性薄膜によ り P 偏光を透過し、 S偏光を反射する機能が達成でき る角度ならば如何なる角度で も良い。 この場合、 斜面に入射する角度と して概ね斜面の法線に対し 2 0度以 上が望ま しい。

(実施例 5 )

図 3 ( a ) は実施例 5 の光へッ ドの側面図、 図 3 ( b ) は本発明の光へッ ド の平面図である。

光源である と ころの半導体レーザ 4 0 1 から出た光は、 ブレーズ加工された ホ ロ グラ フ ィ ッ ク素子 4 0 2 によ り反射され、 対物レ ンズ 4 0 3 によ り光磁気 記録媒体 4 0 4 にいたる。 光磁気記録媒体 4 0 4 によ り反射した光は再び対物 レ ンズ 4 0 3 をへて、 ホロ グラ フ ィ ッ ク素子 4 0 2 によ り二方向へ回折され分 岐される。 ホ ロ グラ フ ィ ック素子 4 0 2 は図 3 ( b ) のごと く分割線 4 0 7 に よ り分割された二つの領域を有し、 それぞれの領域から一つずつの光束が生成 され、 それぞれの光束には極性が逆の非点収差がホ ロ グラ フ ィ ッ ク素子 4 0 2 によ り付与される。

分岐された光は実施例 2 に示した偏光素子 4 0 5 によ り検波され、 受光素子 である と こ ろのフ ォ ト セ ンサ 4 0 6 によ り光霉変換される。

フ ォ ト セ ンサ 4 0 6 は、 図 ⁴ に示す構造を有してい る。 長方形の 6 つの受光 部 5 0 1、 5 0 2、 5 0 3、 5 0 4、 5 0 5、 5 0 6 を有し、 5 0 1 と 5 0 3、 5 0 4 と 5 0 6 が結線され、 四つの端子 5 0 7、 5 0 8、 5 0 9、 5 1 0 を有 している。 その上に偏光素子 4 0 5 が透明樹脂で接着されている。 断面を図 5 に示す。 フ ォ トセ ンサ 4 0 6 に偏光素子 ⁴ 0 5 を透明樹脂 6 0 1 で接着する事によ り構成している。

図 6 に光源の偏光方向 7 0 1 と、 第一の基板部の稜線の方向及び第二の基板 部の稜線の方向の関係を示す。 本実施例では a の値を 4 5度と した。 こ の角度 にすると最も変調振幅を大き く できた。

図 7 に鋸歯状の断面形状の山部 8 0 1 及び谷部 8 0 2 の頂角を示す。 本実施 例では 9 0度と した。 この角度とする と不要な S偏光成分をも との入射方向に も どす事ができ迷光となり に く い。

(実施例 6 )

図 1 7 は実施例 6 の光へッ ドの側面図である。 光源である半導体レーザ 1 4 0 9 から出射した光線は、 前記実施例で示してきた偏光素子 1 4 0 6 に入射し、 偏光素子に接着してあるホ ロ グラ ム素子 1 4 0 5 を透過し、 対物レ ン ズ 1 4 0 2 により光磁気記録媒体 1 4 0 1 に集光される。 尚、 ホ ロ グラ ム素子 1 4 0 5 と偏光素子 1 4 0 6 の接着時に領域 1 4 1 8 , 1 4 1 9 の領域に存在する斜面 とホ ロ グラ ム素子との隙間も透明接着剤で充填する。 これによ り、 光線の通過 面の面精度はホ ロ グラ ム素子の面精度で保証される。 光磁気記録媒体に集光さ れた光は反射によ り光磁気信号を得、 対物レ ンズ 1 4 0 2 に戻る。 対物レ ン ズ からの戻り光は、 光磁気記録媒体への光路と同じ 1 4 1 2 の様に集光され、 ホ ロ グラ ム 1 4 0 3 に入射する。 ホ ロ グラ ムによ って、 回折された土 1 次光はそ れぞれ 1 4 1 3 , 1 4 1 4 に示す光束となり、 光束 1 4 1 3 は偏光素子の領域 1 4 1 8 に、 光束 1 4 1 4 は偏光素子の領域 1 4 1 9 に入射する。 偏光素子 1 4 0 6の平面図を図 1 8 に示す。 領域 1 4 1 8 の斜面の方向は、 半導体レーザ からの出射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角度が- 4 5 ° に設定してあり、 一方、 領域 1 4 1 9 の斜面の方向は、 半導体レーザか らの出射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角度が + 4 5 ° に設定してある。 また斜面 1 4 1 8 , 1 4 1 9 は、 同じ P偏光透過 S偏光 反射の偏光性薄膜が蒸着してある。 従って、 領域 1 4 1 8 と領域 1 4 1 9 は P 偏光の透過方向がそれぞれ 1 4 1 6 , 1 4 1 7 となり、 半導体レーザ出射光の 偏光方向 1 4 1 5 に対し、 それぞれ土 4 5度の検波が出来る。 検波方向が ÷ 4 5 ° の領域を透過した光束 1 4 1 3 は、 受光素子 1 4 1 0 に入射する。 また、 検波方向が一 4 5度の領域を透過した光束 1 4 1 4 は、 受光素子 1 4 1 1 に入 射する。

半導体レーザ 1 4 0 9 と受光素子 1 4 1 0, 1 4 1 1 は同一のパッケー ジ 1 4 0 8 に収めてあり、 パッ ケージ 1 4 0 8及びホ ロ グラ ム 1 4 0 5 と検光素子 1 4 0 6 の接着された光学素子によつて、 封止され湿気等に対する保護も同時 に行っている。 また、 受光素子 1 4 1 0, 1 4 1 1 は同一シ リ コ ンウ ェハ上に 形成されている。 半導体レーザ 1 4 0 9 は接合面で発光するタイ プでも面発光 タ イ プでも同様の光へッ ドが得られる。

(実旌例 7 )

図 1 9 は実施例 7 の光へッ ドの側面図である。 光源である半導体レーザ 1 4 0 9から出射した光線は、 パッ ケージを封止しているカバーガラ ス 1 5 0 3 を 透過し、 半導体レーザ側に検波領域 1 5 0 2, 1 5 0 4 を持つ面を有し記録媒 体側にホログラム面 1 5 0 5 を持つ面を有する偏光素子 1 5 0 1 を透過し、 対 物レ ンズ 1 4 0 2 によ り光磁気記録媒体 1 4 0 1 に集光される。 尚、 カバーガ ラ スと偏光素子 1 5 0 1 の接着時に領域 1 5 0 2, 1 5 0 4 の領域に存在する 斜面と力バーガラ スとの隙間も透明接着剤で充填する。 光磁気記録媒体に集光 された光は反射によ り光磁気信号を得、 対物レ ン ズ 1 4 0 2 に戻る。 対物レ ン ズからの戻り光は、 光磁気記録媒体への光路と同じ 1 4 1 2 の様に集光され、 ホ ロ グラ ム 1 5 0 5 に入射する。 ホロ グラ ムによ って、 回折された土 1 次光は それぞれ 1 5 0 6, 1 5 0 7 に示す光束とな り、 光束 1 5 0 6 は偏光素子の領 域 1 5 0 2 に、 光束 1 5 0 7 は偏光素子の領域 1 5 0 4 に入射する。 複合光学 素子 1 5 0 1 の平面図を図 2 0 に示す。 領域 1 5 0 2 の斜面の方向は、 半導体 レーザからの出射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角 度が一 4 5度に設定してあ り、 一方、 領域 1 5 0 4 の斜面の方向は、 半導体レ 一ザからの出射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角度 が + 4 5度に設定してある。 また斜面 1 5 0 2, 1 5 0 4 は、 同じ P偏光透過 S偏光反射の偏光性薄膜が蒸着してある。 従って、 領域 1 5 ひ 2 と領域 1 5 0 4 は P偏光の透過方向がそれぞれ 1 5 0 8 , 1 5 0 9 とな り、 半導体レーザ出 射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し、 それぞれ土 4 5 ° の検波が出来る。 検波方向 が + 4 5度の領域を透過した光束 1 5 0 6 は、 受光素子 1 4 1 0 に入射する。 また、 検波方向が一 4 5度の領域を透過した光束 1 5 0 7 は、 受光素子 1 4 1 1 に入射する。 実施例 7 と同様に半導体レーザ 1 4 0 9 と受光素子 1 4 1 0, 1 4 1 1 は同一のパッ ケージ 1 4 0 8 に収めてあ り、 ノ、'ッ ケー ジ 1 4 0 8及び、 カバーガラ ス 1 5 0 3 と複合光学素子 1 5 0 1 の接着された光学素子によ って、 封止され湿気等に対する保護も同時に行っている。

(実施例 8 )

図 2 1 は実施例 8 の光へッ ドの側面図である。 半導体レーザ 1 6 0 8 は シ リ コ ン基板 1 6 0 5上に実装されており、 シ リ コ ン基板 1 6 0 5 にはフ ォ ト ダイ ォー ド 1 6 0 9, 1 6 1 0 が形成されている。 半導体レーザ 1 6 0 8 から出射 した光線は、 偏光素子の形成されている基板 1 6 0 2 に入射する。 レーザから の出射光 1 4 1 2 は、 領域 1 6 0 1 を透過する。 こ こで、 領域 1 6 0 1 は、 偏 光方向に平行、 垂直方向の断面図をそれぞれ図 2 3 ( a ) , ( b ) に示すよ う に、 斜面 1 6 0 1 の法線と光軸を含む面は偏光方向と一致しており、 光束 1 4 1 2 は P偏光と して 1 6 0 1 に入射する。 1 6 0 1 には偏光性薄膜が蒸着され ており、 P偏光透過、 S偏光反射となる。 半導体レーザからの出射光束 1 4 1 2 は 1 4 1 5方向に偏光しており 1 6 0 1 領域では、 ほぼ損失がな く透過する _c また、 偏光素子 1 6 0 2 とホ ロ グラ ム素子 1 4 0 5 を接着する時、 ホ ロ グラ ム 素子と 1 6 0 1 , 1 6 0 3, 1 6 0 4 の斜面との間を透明接着剤で充填する。 ホ ロ グラ ム素子 1 4 0 5 を透過した光束 1 4 1 2 は、 対物レ ン ズ 1 4 0 2 に よ り光磁気記録媒体 1 4 0 1 に集光される。 光磁気記録媒体に集光された光は 反射によ り光磁気信号を得、 対物レ ン ズ 1 4 0 2 に戻る。 対物レ ン ズか ら の戻 り光は、 光磁気記録媒体への光路と同じ 1 4 1 2 の様に集光され、 ホ ロ グラ ム 1 4 0 3 に入射する。 ホ ロ グラ ムによ って、 回折された土 1 次光はそれぞれ 1 6 0 6， 1 6 0 7 に示す光束となり、 光束 1 6 0 6 は偏光素子の領域 1 6 0 3 に、 光束 1 6 0 7 は偏光素子の領域 1 6 0 4 に入射する。 偏光素子 1 6 0 2 の 平面図を図 2 2 に示す。 領域 1 6 0 3 の斜面の方向は、 半導体レーザからの出 射光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角度が一 4 5 度に 設定してあ り、 一方、 領域 1 6 0 4 の斜面の方向は、 半導体レーザからの出射 光の偏光方向 1 4 1 5 に対し斜面の法線と光軸を含む面の角度が + 4 5度に設 定してある。 また斜面 1 6 0 1， 1 6 0 3 , 1 6 0 4 は、 同じ P偏光透過 S偏 光反射の偏光性薄膜が蒸着してある。 従って、 斜面 1 6 0 1， 1 6 0 3 , 1 6 0 4 に同じ偏光性薄膜を蒸着する事で、 領域 1 6 0 3 と領域 1 6 0 4 は P偏光 の透過方向がそれぞれ 1 6 1 1 , 1 6 1 2 となり、 半導体レーザ出射光の偏光 方向 1 4 1 5 に対し、 それぞれ土 4 5 。 の検波が出来、 しかも、 領域 1 6 0 1 では半導体レ一ザからの光をほぼ 1 0 0 %透過させる事ができる。 これにより 偏光性薄膜を蒸着する時の半導体レーザからの出射光の入射領域をマス クする 必要が無く なり、 大き く コ ス ト ダウ ンする事が出来た。

検波方向が + 4 5度の領域を透過した光束 1 6 0 6 は、 受光素子 1 6 0 9 に 入射する。 また、 検波方向が一 4 5 ° の領域を透過した光束 1 6 0 7 は、 受光 素子 1 6 1 0 に入射する。 半導体レーザ 1 6 0 8 と受光素子 1 6 0 9 , 1 6 1 0 は同一のパッ ケージ 1 4 0 8 に収めてあり、 ノ、'ッケージ 1 4 0 8及びホ ロ グ ラ ム素子 1 4 0 5 と検光素子 1 6 0 2 の接着された光学素子によって、 封止さ れ湿気等に対する保護も同時に行っている。 また、 受光素子 1 6 0 9， 1 6 1 0 は同一シ リ コ ンウェハ上に形成されており、 半導体レーザ 1 6 0 8 は前記シ リ コ ンウェハ上に実装されてお り、 シ リ コ ンウ ェハ上に設けられた斜面によ り 反射し シ リ コ ンウェハと垂直に出射する。 また面発光夕 イ ブの半導体レーザで あれば、 反射部材を用い無く と も シ リ コ ンウ ェハと垂直にレーザ光を出射出来 る o

また、 偏光性光学薄膜の蒸着されている斜面の法線と入射光線のなす角度を

4 5度よ り大き くする事によ り、 より消光比の高い偏光素子が得られた。

一方、 偏光性光学薄膜の蒸着されている斜面の法線と入射光線のなす角度を 4 5度よ り小さ くする事によ り、 偏光素子の厚みをうす く 出来、 よ り小型薄型 の偏光素子と光学へッ ドを得る事ができ る。

(実施例 9 )

図 2 4 は実施例 9 の光へッ ドの受光素子の平面図である。 へッ ド光学系は実 施例 8 に示した ものである、 半導体レーザ 1 6 0 8 は シ リ コ ン基板 1 6 0 5上 に実装されてお り、 シ リ コ ン基板 1 6 0 5 にはフ ォ ト ダイ オー ド 1 7 0 2, 1 7 0 3, 1 7 0 4, 1 7 0 5, 1 7 0 6, 1 7 0 7 が形成されている。 実施例 5 で示した偏光素子により、 半導体レーザの偏光方向に対し + 4 5 ° 方向で検 波された光束のセ ンサ上のスポ ッ 卜を 1 7 0 8, 1 7 0 9 に示す。 また、 半導 体レーザの偏光方向に対し一 4 5 ° 方向で検波された光束のセ ンサ上のス ポ ッ トを 1 7 1 0 , 1 7 1 1 に示す。

図 2 5 に本発明の光磁気検出回路のブロ ッ ク図を示す。 フ ォ トダイ オー ド 1 7 0 2, 1 7 0 3, 1 7 0 4, 1 7 0 5, 1 7 0 6, 1 7 0 7 の出力をそれぞ れ電流電圧変換を行ない、 1 7 0 2,· 1 7 0 3, 1 7 0 4 の電流電圧変換出力 を加算回路 1 7 0 9で加算し、 一方、 1 7 0 5, 1 7 0 6， 1 7 0 7 の電流電 圧変換出力を加算回路 1 7 1 0で加算する。 加算回路 1 7 0 9 と 1 7 1 0 の出 力を差動回路 1 7 1 1 で差動を取る事によ り光磁気信号 1 7 1 3 を得る事が出 来る。 また、 加算回路 1 7 0 9 と 1 7 1 0 の出力を加算回路 1 7 1 2で和を取 る事によ り プリ ビッ ト等の R O M信号 1 7 1 4 を得る事が出来る。

(実施例 1 0 )

図 8 は本発明の光へッ ドの実施例 1 0 である。

半導体レーザ 9 0 1 から出た光はホ ロ グラ フ ィ ッ ク素子 9 0 2 を透過し、 対 物レ ンズ 9 0 3 によ り光磁気記録媒体 9 0 4 にいたる。 光磁気記録媒体 9 0 4 によ り反射した光は再び対物レ ンズ 9 0 3 をへて、 ホ ロ グラ フ ィ ッ ク素子 9 0 2 によ り二方向へ回折され分岐される。

分岐された光は実施例 1 に示した偏光素子 9 0 5、 9 0 6 を透過し、 フ ォ ト ダイ オー ド 9 0 7、 9 0 8 によ り光電変換される。

偏光素子 9 0 5、 9 0 6 の稜線の方向は光源の偏光方向に対して + 1 5度、 一 1 5度と した。

(実施例 1 1 〉

図 9 は本発明の光学素子製造方法の実施例である。 透明基板である P M M A のシー ト 1 0 0 1 にヒータ 1 0 0 2 によ り高涅にした金型 1 0 0 3 を矢印 1 0 0 ⁴ の方向に動かす事によ り押 しつけ鋸歯状の形状 1 0 0 5 を形成した。 その のち誘 ¾体薄膜を 着した。 一 丄 ― 透明基板は、 ガラ スのプロ ッ ク でも良く その場合は金型の温度をさ らに高温 に した。

金型の製造方法は、 グラ イ ンダーを用いた機械加工、 あるいはフ ォ ト エ ッチ ン グ技術を用いて、 パター ンを作成し、 さ らにブレーズ化技術によ り、 斜面を 形成した。 百 ミ ク ロ ンを越える稜線間隔の場合は機械加工、 それ以下は フ ォ ト エ ツチ ング技術を用いた。

(実施例 1 2 )

図 1' 0 は本発明の光学素子製造方法の他の実施例である。 透明基板であるブ ラ スチッ ク フ ィ ルム 1 1 0 1 に鋸歯状の表面を有するローラ 1 1 0 2 を押 しつ け、 回転させる事によ り、 形状を転写する。 本実施例では方向の違う二つの稜 線を一度に作成した。 ローラは加熱しても良い。 そののち偏光性光学薄膜であ る誘霪多層薄膜を蒸着した。 その後切断する事により、 本発明の偏光素子を製 作した。 ローラは円筒形の金属に直接機械加工により鋸歯状の形状をき ざんで もよいし、 平板に機械加工あるい.はフ ォ ト エ ッ チ ン グ技術によ り形状を作り、 その板を円筒に巻き付けても良い。

(実施例 1 3 〉

図 2 6 は本発明の光学素子製造方法のブラ スチ ッ ク射出成形の実施例である _c 金属でできた型 1 8 0 1 及び 1 8 0 2 によ り斜面を持った偏光素子の形状を規 定し、 ゲー ト 1 8 0 3 から溶融梃脂を圧力をかけ型内に射出する。 型内に射出 充填された溶融撐脂が冷え固ま つた時点で、 型 1 8 0 1 , 1 8 0 2 を外す。 そ の後ゲー ト部を切断し、 本発明の検光素子の形状を得る。 斜面を持つ面 1 8 0 4 に偏光性光学薄膜である誘電多層薄膜を蒸着し、 斜面部に、 射出された樹脂 とほぼ同じ屈折率を持つ透明樹脂を充填する事により、 本発明の偏光素子を製 作した。 また、 金型によ り ガラ スをモー ル ドする事によ り同様の形状が得られ

(実施例 1 4 )

図 2 7 に本発明の実施例 1 4 における光へッ ドを示す側面図を、 また図 2 8 に本発明の光へッ ドを使った光ビッ ク ア ッ プの側面図を示す。 図 2 7 において, 1 0 は半導体レーザから成る発光素子であり、 光へッ ドの光源となる。 また 2 1 2 0 はカバーブレー ト と称する光学素子、 2 1 3 0 は光束分離のための曲線 状回折溝である ホ ロ グラ ム、 2 1 7 0 は多分割フ ォ ト ダイ ォー ドである と ころ の受光素子、 8 0 は発光素子 1 0 ゃ受光素子 2 7 0 を保持し収納するパッ ケ ー ジである。 パッ ケージ 8 0 は一方のみ開口 した枠体であ り、 開口面を光学素 子 2 1 2 0でカバーして接着し封止される。 そ してこれらの素子を合体して構 成されたものが本実施例の光へッ ド 1 となる。 光へッ ド 1 は光源と検出光学系 が一体化され、 また後に説明するよ う に機能の複合化が図られており、 全体で 約 5 m m角と小型の立方体的外形を成す。

図 2 8 において、 2 は光ビッ ク アッ プのケースであ り、 この中に上述の光へ ッ ド 1 が収納される。 また ミ ラ ー 4 0、 対物レ ン ズ 5 0 も収納され、 全体と し て一体となって駆動 （ フ ォ ーカ シンダサーボ， ト ラ ッ キ ングサーボ） される。 対物レ ン ズ 5 0 は唯一のレ ン ズであり、 有限系のコ ンパク トな光学系を構成し ている。 具体的には、 対物レ ン ズ 5 0 の物点像点間距離 （ ト ー タ ル ト ラ ッ ク） は約 1 5 m mと短く、 従ってケース 2 は小型軽量となり、 光ビッ ク ア ッ プ全体 でも本実施例では約 2 g r と軽量なものとなる。 また、 6 0 は光記録媒体すな わち光ディ ス クであり、 記録面に微小ピッ チの ト ラ ッ ク溝 （非図示） が形成さ れている。

図 2 7 で、 カバ一ブレー ト と称する光学素子 2 1 2 0 は発光素子 1 0寄りの 面に段差 Lが形成され、 平面部 2 1 2 1 と段差部 2 1 2 2 とに領域分離されて いる。 なお、 この光学素子 2 1 2 0 は、 P M M A (ポ リ メ チルメ 夕 ク リ レー ト ） 、 P C (ボ リ カーボネ ィ ト） 、 あるいは A P O ( ア モ ル フ ァ ス ポ リ オ レ フ イ ン ） 等の光学用樹脂の射出成形によ り、 簡便な方法で造る事ができ る し、 低融点ガ ラ スを加熱プレス によ つて成形する事も可能である。

こ こで、 発光素子 1 0 は受光素子 2 1 7 0 の.受光面即ち表面と完全な同一面で 実装する事が現実的に不可能である。 何故ならば、 受光素子 2 1 7 0 は半導体 製造ブロ セ スによ つて作製され、 半導体ゥ ュハを小さ く ダイ シ ングして外形を 作るため、 中央部に貫通穴をあける事ができない。 また、 発光素子 1 0 を受光 素子 2 1 7 0上にマウ ン トする事も考え られるが、 発光素子 1 0 の出射面 1 1

(図 3 0参照） 及びその反対面 1 2 は レーザチ ッ プの内部反射のための界面で あるため、 受光素子 2 1 7 0等に接触してはならず、 図 3 0 に示す様に底面 1 4 を使って固定する必要がある。 本実施例では、 部品点数を最小限にするため、 図 2 9や図 3 0 のよ う に受光素子 2 1 7 0 の略中央部に、 窪み 2 1 7 1 と斜面 2 1 7 2 を形成し、 窪み 2 1 7 2 に発光素子 1 0 を水平に固着し、 出射面 1 1 から発する光束 2 1 0 0 を斜面 2 1 7 2 で反射させ、 受光素子 2 1 7 0 の平面 に垂直な方向に発散光束 2 1 0 1 a と して出射させている。 斜面 2 1 7 2 は略 4 5度に傾いており、 窪み 2 1 7 1 と と もに、 シ リ コ ン基板から成る受光素子 2 1 7 0 に異方性エッ チ ング加工によって比較的簡単に形成する事ができ る。 なお、 斜面 2 1 7 2 に金の薄膜を蒸着する と反射効率に優れた反射面を得る事 ができる。

こ こで留意しなければならない点は、 上記のよ うに発光素子 1 0即ち レーザ チ ッ プを実装する と、 図 3 0 に示すよ う に、 受光素子 2 1 7 0 の斜面 2 1 7 2 を境に発光素子 1 0 の発光点を鏡像移動した仮想発光点 1 5 は、 必然的に受光 素子 2 1 7 0 の受光面から下方 （図 3 0 で左側） にシフ トする事である。 面発 光形式の半導体レーザが技術確立していない現時点では、 完全モノ リ シ ッ ク形 式に受光素子と発光素子を連続プロセスで一体製造する事ができず、 このよ う な方法で別体のレーザチ ッ ブ即ち発光素子 1 0 を受光素子 2 1 7 0 に実装し、 斜面 2 1 7 2 を利用して垂直方向に光束 2 1 0 1 f を出射する形態が、 最善の 方法となる。 故に、 仮想発光点 1 5 は受光素子 2 1 7 0 から下がつた位置とな り、 本実施伊 jでは具体的に約 0 . 0 8 m mだけ下がっている。

なお、 部品点数を増やす事を覚悟すれば、 例えば、 受光素子 2 1 7 0 の表面 にス テム （長方形の金属ブロ ッ ク、 非図示） を固着し、 その側面に発光素子 1 0 を平行に （即ち受光素子 2 1 7 0 に垂直に） 実装する形態も考えられる。 こ の場合は、 発光素子 1 0 の発光点は受光素子から上方に シフ トする事になる (非図示） 。 いずれに しても、 受光素子 2 1 7 0 の受光面し対して発光点は下 方も し く は上方に、 若千シフ ト して実装せざるを得ない。

次に、 図 2 7 と図 2 8 に戻って本実施例の光へ ッ ドにおける光学的挙動を説 明する。 発光素子 1 0 よ り出射した発散光束である往路光束 2 1 0 1 ί は光学 素子 2 1 2 0 の略中央部すなわち平面部 2 1 2 1 に入射して透過し、 光学素子 2 1 2 0 の表面に形成されたホ ロ グラ ム 2 1 3 0 を出射し、 その 0次光 2 1 0

2 f (ホ ロ グラ ム 2 1 3 0 によ って回折されない光束） が ミ ラー 4 0及び対物 レ ンズ 5 0 に入射する。 対物レ ン ズ 5 0で集光-された光束 2 1 0 3 f は光記録 媒体 6 0 の記録面にスポ ッ ト 2 1 0 4 を結像する。 光記録媒体 6 0 で反射され た光束 2 1 0 3 r は逆の光路をたどり、 光束 2 1 0 2 r となってホ ロ グラ ム 2 1 3 0 に入射し、 回折された +ノ一 1 次光である復路光束 2 1 0 1 rが光学素 子 2 1 2 0内部を透過し、 段差部 2 1 2 2から出射して、 受光素子 2 1 7 0 の 受光面即ち表面に入射する。

図 3 1 及び図 3 2 に示すよ う に、 ホ ロ グラ ム 2 1 3 0 は光記録媒体 6 0 の半 径方向即ち ト ラ ッ ク溝直交方向、 また別の表現をすればブッ シュブル変調方向 に対応して 2分割されている。 2種類のホログラ ムパター ン 2 1 3 0 a と 2 1

3 0 bは、 それぞれ + Z - 1 次の 2本の光束、 合計 4本の復路光束 2 1 0 1 r に回折分離する と同時に、 ¾著な非点収差を発生するよ うパター ン設計されて いる。 図 3 3 に示すよう に、 受光素子 2 1 7 0 は 4箇所に独立に分割された短 冊状の受光パ夕 ^" ン 2 1 7 3 が半導体プロセス によって形成されており、 この 受光パタ一 ン 2 1 7 3 の個々 に光束 2 1 0 1 rが集光して、 受光スポッ ト 2 1 0 5 を形成する。 受光スポ ッ ト 2 1 0 5 は前述の非点収差によ り、 焦点誤差に 応じて形状が変化し、 受光パター ン 2 1 7 3 に取り込まれる光量が変化する。 本実施例では、 こ の光量変化を焦点誤差信号と して光電変換 （いわゆる非点 収差法） すると と もに、 ホ ロ グラ ム 2 1 3 0 の 2分割パター ン 2 1 3 0 a、 2 1 3 0 bを透過する光束の光量差を ト ラ ッ ク誤差信号と して光電変換 '（いわゆ るブッ シュ ブル法） するよ う構成されている。

こ こで図 3 2 において、 焦点誤差の量がゼロの基準状態で、 受光素子 2 1 7 0上に照射される復路光束 2 1 0 1 r は非点隔差 （焦線間隔） D の中央、 即ち 最小錯乱円 2 1 0 3 の位置に設定する必要がある。 こ うする と図 3 2 に示すよ う に最小錯乱円 2 1 0 3 の位置に前後して均等に非点隔差 Dが割り振られるた め、 焦点誤差が基準状態にある と きには図 3 2 または図 3 4 ( b ) に示した様 な最小錯乱円の形状の受光スポッ ト 2 1 0 5 を形成し、 受光パター ン 2 1 7 3 の各チ ャ ンネ ル 2 1 7 3 a ~ d に取り込まれる光量は均一となる。 こ こで、 各 チ ャ ン ネ ルのう ち、

( 2 1 7 3 a - 2 1 7 3 c ) + ( 2 1 7 3 d — 2 1 7 3 b )

= ( 2 1 7 3 a + 2 1 7 3 d ) - ( 2 1 7 "3 b +.2 1 7 3 c ) の加減演算で生成される焦点誤差信号 2 1 0 6 はゼロ となる。 次に、 光記録媒 体 6 0 と対物レンズ 5 0 との距離が変化して焦点誤差の量が増加する と、 幾何 光学の原理に従つて復路光束 2 1 0 1 r の収束度合いが変化し、 焦線 2 1 0 4 の位置が光軸方向にシフ トする。 すると図 3 4 ( a ) または図' 3 4 ( c ) に示 すよ うに受光ス ポ ッ ト 2 1 0 5 の形状が楕円に変化して、 受光パター ン 2 1 7 3 の各チ ャ ンネ ルに取り込まれる光量が変化し、 焦点誤差信号 2 1 0 6 の レべ ルが変わる。 非点隔差を D とおき、 対物レ ンズ 5 0 の倍率 （横倍率 ： 像側 Z物 点側） を Rとおき、 焦点誤差信号が単調に変化する領域の焦点誤差を距離で表 示した値を d とおく と、

d = D氺 ( R * R ) / 2

となり、 図 3 5 に示すよ うな曲線で焦点誤差信号 2 1 0 6 が変化する。 なお本 実施例の場合、 対物レ ン ズ 5 0 の倍率は加工難度や、 物点像点間距離との兼ね 合いで、 約 1 / 4倍に設定しているため、 実際には、

d = D / 3 2

の関係にある。

上述の焦点誤差信号 2 1 0 6 と前述の ト ラ ッ ク誤差信号は、 それぞれフ ォ一 カ シングサーポと ト ラ ッ キ ングサーボのための誤差信号と して使われ、 光記録 媒体 6 0 に正確にス ボ ッ ト 6 1 を結像するよ う制御される。 本発明においては、 このサーボ系の如何は重要な内容では無いので詳細な説明を省く 力 ί、 フ ォ ー力 シ ングサーボを正確に制御するためには、 基準状態において焦点誤差信号 2 1 0 6 をゼロ即ち初期オ フセ ッ トが無い状態に設定する事が必要不可欠である。 前述したよ う に、 本実施例では有限系の光学系を成し、 図 3 7 や図 3 8 に示 したよう に仮想発光点 1 5 と対物レ ン ズ 5 0 の焦点 （ スポ ッ ト 6 1 の位置） と は光学的共役関係にある。 また、 復路光束 2 1 0 1 r の焦点、 この場合は最小 錯乱円 2 1 0 3 と、 対物レ ン ズ 5 0 の焦点と も共役関係にある。 従つて、 仮想 発光点 1 5 と最小錯乱円 2 1 0 3 とは光学的共役関係が成立する。 こ こ で、 仮 一 2δ一 想発光点 1 5 と最小錯乱円 2 1 0 3 とが光軸方向に同一面に置ければ、 受光素 子 2 1 7 0上での受光スポ ッ ト形状は基準状態において最小錯乱円 2 1 0 3 と な り、 焦点誤差信号 2 1 0 6 にはオフセ ッ トが発生しない。

と ころが図 3 0で前述したよ う に、 仮想発光点 1 5 は受光素子 2 1 7 0 の受 光面に対して約 0. 0 8 m m後ろにある。 また図 3 6 に示す力；、 ホ ロ グラ ム 2 1 3 0 によって形成される +ノー 1 次光の像面 2 1 0 7 (最小錯乱円 2 1 0 3 を含む平面と考えて良い） は、 対物レンズ 5 0 やホロ グラム 2 1 3 0 によって 生ずる幾何光学的収差のため、 前側 （光学素子 2 1 2 0寄り） に湾曲しており、 これによ り 自動的に仮想発光点 1 5 のズレをある程度補正させる事は可能であ る。 しかしながら、 像面湾曲の量 （図 3 7で Wで示す） と上記の仮想発光点 1 5 のズレ量を一致させるよ う設計する事は、 実際の種々の制約条件の中では困 難であり、 本実施例の場合もズレ量 0. 0 8 m mに対して像面湾曲の量 Wが 0. 1 3 もあり、 補正過多となっている。 結局 0. 0 5 m mのズレが残る事になり， これは焦点誤差信号 2 1 0 6 に換算する と約 1. 6 // mのオ フセ ッ ト となって 'しま う。

故に、 このままでは焦点誤差信号 2 1 0 6 に初期オフセ ッ トが発生して しま うため、 本実施例ではこれを除去するために、 前述したよ う にカバープレー ト と称する光学素子 2 1 2 0 の表面に段差を設けて光路長を調整している。 これ は非常に簡便な方法であり、 本発明の特徴的な項目の一つとなっている。 この 面 2 1 2 1 と面 2 1 2 2 の段差を L と して、 光学素子 2 1 2 0 の屈折率を n ( = 1. 5 ) と し、 補正したい光路長を A s ( = 0. 1 3 m m— 0. 0 8 m m = 0. 0 5 m m ) とおく と、

L = η Δ s ( n - 1 ) = 1. 5 * 0. 0 5 / ( 1. 5 — 1 ) となる。 従って L = 0. 1 5 m mに設定する と、 仮想発光点 1 5 と受光素子 2 1 7 0 との光軸方向位置差が補正され、 焦点誤差信号 2 1 0 6 の初期オ フ セ ツ ト がキャ ンセルされる。

こ こで本実施例の特徴と して、 焦点誤差信号の初期オ フセ ッ 卜の調整工程を 廃止できる事が大きな利点となる。 上記の段差 L の精度は金型精度が直接転写 されるため、 +ノー 1 0 mの寸法公差内に十分入る実力を有している。 こ の 公差を仮想発光点 1 5基準の復路光束 2 1 0 1 r の像面位置変化に置き直すと、

Δ s = L * ( n - / n ^ l O /z m * ( 1. 5 - 1 ) / 1. 5

によ り、 A s = 3. 3 mとなる。 更にこの Δ -s を焦点誤差の量すなわち初期 オ フセ ッ ト に換算する と、 3. 3 / 3 2 = 0. l ;z mとなり、 一般的なオ フセ ッ ト許容値 （約 以下） に対して十分な誤差に収ま っているため、 なんら 問題な く無調整化できる。

本実施例では、 面 2 1 2 2 を面 2 1 2 1 よ り段差 Lだけ高く、 即ち往路の光 路長に対して、 復路の光路長を伸ばす方向になっている。 但し、 復路の光束 2 1 0 1 r の像面湾曲が小さいような場合 （ホ ロ グラ ムによる回折角度が浅い場 合等） では； 復路光束 2 1 0 1 r の光路長を逆に縮める方向に光路長を調整す る事もあり、 この場合は面 2 1 2 2が面 2 1 2 1 に対して逆に凹むよ う、 段差 を形成すれば良い。

付け加える と、 本実施例では焦点誤差信号 2 1 0 6 の検出方法と して、 いわ ゆる非点収差法を利用しているが、 これに限らず、 例えばスポ ッ トサイ ズ法な どの焦点誤差検出方法であつても同様の問題が発生する事があり、 発光素子 1 0 と受光素子 2 1 7 0 を同一パッケージ 8 0 に収容する形態の光へッ ドにおい て特有の課題と言える。 故に本発明及び本実施例は、 この種の光へッ ドに広範 に適用可能である。 また、 光学素子 2 1 2 0 は一体成形の替わり に別体の光学 部品を貼り合わせて一体化し、 表面に段差 Lが形成されるよ う にしても良いが、 寸法精度は若干犠牲になる。

更に、 本実施例での光学素子 2 1 2 0 は、 往路光束 2 1 0 1 f の光路長と復 路光束 2 1 0 1 r の光路長とを異なった長さに設定できる という事が主目的で あるが、 概念的には複数の光束が透過する部材であって、 それぞれの光路長を 自由に設定するためのものである。 故に、 光へッ ド以外でも、 光学系を含んだ 機器であって、 近接して通過する複数の収束光束や発散光束が存在するよ うな 場合にも、 本発明の適用範囲は拡大し得る。

(実施例 1 5 )

図 3 7 は実施例 1 5 の光へッ ドを示す側面図である。 この実施例は光学系の 基本的仕様は前述の実施例に類似しているが、 光学素子 2 2 2 0 の一面に形成 されたホロ グラ ム 2 2 3 0が回折溝断面方向に鋸 （のこ ぎり） 歯状の微小な三 角溝から成るブ レーズ化ホ ロ グ ラ ムである点と、 光学素子 2 2 2 0 の他面に直 線溝の単純な回折格子すなわちグレーティ ング ·2 2 4 0 が形成されている点が、 異なっている。

ホ ロ グラ ム 2 2 3 0 はブ レーズ化されているため、 公知のよ う に回折 1 次光 である復路光束 2 2 0 1 r は片側にしか回折されない。 従って実施例 1 5 のよ うな非点収差を利用した差動検出で焦点誤差信号を検出する事はできず、 替わ り に、 公知されているよ うなダブルナイ フエ ッ ジ法 （またはフー コ ー法） と呼 ばれる焦点誤差信号で検出する事ができ る （詳細は省略） 。 また ト ラ ッ ク誤差 信号は、 やはり公知されているよ うに、 グ レー テ ィ ン グ 2 2 4 0で発生する + /一 1 次光 2 2 0 1 bを使った 3 ビー ム法で検出可能である。

本実施例は上記のよう にホ ロ グラ ム 2 2 3 0で発生する回折光束の本数が実 施例 1 の場合の半分であり、 従って受光素子 2 2 7 0上の受光パター ン （非図 示） が片側に寄せられるため、 受光素子 2 2 7 0 やパッ ケー ジ 8 0 が、 よ り小 型にできる。 また、 グ レーテ ィ ン グ 2 2 4 0 も光学素子 2 2 2 0 に一体で形成 できるため、 機能の複合化が進んでいる。 従って、 C D ( コ ンパク トデ ィ ス ク ） の再生のみを行うような機能的にシ ンプルな光へッ ドと して、 非常に小型のも のが提供でき る。 なお、 図 3 7で光学素子 2 2 2 0 に設けれれた段差部 2 2 2 2 は、 実施例 1 4 と同様に往路光束 （回折 1 次光） 2 2 0 1 r の光路長を調整 して、 焦点誤差信号の初期オ フ セ ッ トをキ ャ ンセ ルするために設けられている。 (実施例 1 6 )

前述の実施例 1 4では、 復路光束 2 1 0 1 r の最小錯乱円 2 1 0 3 と仮想発 光点 1 5 との光軸方向位置ズレを補正するために、 段差 Lを有する光学素子 2 1 2 0を用いていた。 しかしながら光路長を補正する手段は他にもある。

図 3 8 に示す実施例 1 6では、 屈折率を局部的に変える事で、 光路長を変え るよ うに構成している点が特徴的である。 即ち、 光学素子 2 3 2 0 に部分的に 周りの材質 A ( 2 3 2 1 ) に対して屈折率の異なる材質 B ( 2 3 2 2 ) を内包 している。 具体的製法は、 2段階の射出成形を用いたいわゆる 2色成形法を使 つている。 例えば材質 B ( 2 3 2 2 ) を小さな金型を使って射出成形し、 金型 の一部を交換してその周りを材質 A ( 2 3 2 1 ) で射出成形する。 具体的材質 と しては、

材質 A… P M M A (屈折率 5程度） - 材質 B… P C (屈折率 1. 6程度）

に選定している。 この場合は実施例 1 5 の様に、 樹脂と空気とのよ うな極端な 屈折率差を利用していないため、 光軸方向にある程度長い距離に渡って屈折率 差を持続する必要がある。 材質 Aの屈折率を η Α、 材質 Βの屈折率を η Β、 補 正する光路長を A S、 屈折率差が存在する距離を L とする と、

L = n B * A s / ( n B - n A )

= 1. 6 * 0. 0 5 / ( 1. 6 - 1 5 )

従って L = 0. 7 5 mmに設定すれば良い。 屈折率は材質に固有の値であ り非 常に正確に管理できるため、 実施例 1 4 や実施例 1 5 の場合に比べて精度良く 光路長を調整でき るという効果がある。

なお、 材質 B ( 2 3 2 2 ) を図 3 8 の様に端面を同一面に して成形する替わ り に、 材質 Bを材質 Aの内部に完全に内封する形式でも食い。 また、 上述のよ うな 2色成形法によらず、 屈折率の異なる別体部品をはめ込む方法でも良いが 寸法精度は若干不利となる。 更に、 材質を掏脂に限定しなければ、 屈折率分布 レ ンズ （いわゆる G R I N レンズ） のよ う にイ オ ドー ビング等の手法で、 局 部的に屈折率を変える事も可能性がある。

(実施例 1 7 )

実施例 1 7 と して、 光路長を補正する更に他の方法を示す。 図 3 9 において、 光学素子 2 4 2 0 の平面 2 4 2 1 には、 局部的にレ ン ズ面 2 4 2 2 が形成され ている。 この場合には、 前述のよ うな屈折率差を利用する替わり に、 レ ン ズに よ る屈折を積極的に利用して、 焦点距離即ち焦点位置を シフ ト させる。 光路長 を延長させたい光束に対しては凹レ ンズ面を形成し、 光路長を短縮させたい光 束に対しては凸レンズ面を形成すればよい。 但し実施例 1 4 で説明したよ うな 光へッ ドに応用するには、 光束に不要な収差を与えないよ う にする必要があり, レ ン ズ面 2 4 2 2 は非球面形状が望ま しい。

(実施例 1 8 ) 図 4 0 と図 4 1 には、 実施例 1 8 と してカバープレー ト即ち光学素子 2 5 2 0 を用いて構成した他の形式の光へッ ドを示す。 この実施例では、 光学系の原 理は前述の実施例 1 4 と同様であるが、 光学素子 2 5 2 0 の形状が異なる事と, ホ ロ グラ ム素子 2 5 3 0 が別体と して設けられている点が異なっている

光学素子 2 5 2 0 の裏面 2 5 2 1 と、 ホ ロ グラ ム素子 2 5 3 0 の表面 2 5 3 1 と、 受光素子 2 5 7 0 の表面に、 それぞれ同一の平面方向位置で、 複数のァ ラ イ メ ン トマ一ク 2 5 2 2 , 2 5 3 2 , 2 5 7 2 が形成されている （図 4 1 ) _c これらのァラ イ メ ン トマーク は、 組立時の位置合わせ用のものであ り、 線幅 1 0 m程度の十字線であり、 エ ッ チ ングや金型彫刻等によ って形成される。 こ の種の光へッ ドでは、 受光素子 2 5 7 0 の受光パター ン 2 5 7 3 の各チ ヤ ン ネ ルに対する受光スポッ ト 2 5 0 5 の平面方向位置精度は、 検出信号の品質を確 保するために受光スポ ッ ト 2 5 0 5 (言い替える と最小錯乱円） の直径に対し て約 1 0 %以下にする必要がある。 本実施例では受光スボ ッ ト 2 5 0 5 の直径 が約 1 5 0 z mであり、 従って位置合わせ精度は + /— 1 が要求される _c し；^るに、 ァラ イ メ ン トマーク （ 2 5 2 2 , 2 5 3 2 , 2 5 7 2 ) は、 フ ォ ト マスクによるエ ツチ ング加工で形成できるため、 各部品に対して + /— 5 m 程度の位置公差でマーキ ング可能である。 よ って、 組立時に光軸方向から透視 して各ァライ メ ン トマークを合わせるよ う にして位置出しすれば、 ÷ノー 1 0 i mのレベルで、 受光パター ン 2 5 7 3 と受光ス ポ ッ ト 2 5 0 5 の位置合わせ ができる。

次に、 本実施例の光へッ ドの組立方法を示す。 図 4 0 で、 受光素子 2 5 7 0 と、 受光素子 2 4 7 0上の窪み 2 5 7 1 に実装された レ一ザチ ッ プである発光 素子 1 0 は、 パッ ケージ 8 0 の枠体内部に固定されている。 この固定方法は通 常銀ペース ト による鍵付け法によ っている。 パッ ケー ジ 8 0 の平面外形形状は、 光学素子 2 5 2 0 に沿つた外形形状を成しており、 また開口面は良好な平面度 を有している。 次にこのパッ ケー ジの開口面に接着材 8 5 を少量塗布し、 光学 素子 2 5 2 0 を載せて前述のァラ イ メ ン トマ一ク 2 5 2 2 をァラ イ メ ン ト マ一 ク 2 5 7 2 に適合させるよ う に、 X— Y— ø テーブルで精密位置調整し、 接着 材 8 5 を硬化させる。 丄 本実施例では、 接着剤 8 5 と して作業性に優れたア ク リ ル系の U V (紫外線） 硬化樹脂を用い、 その硬化後の接着剤硬度が、 光学素子 2 5 7 0 やパッ ケージ 8 0 の硬度に対して、 非常に柔らかいものを選定している。 パッケージ 8 0 は、 金属 82線のモール ドを必要とするため、 一般にエポキ シ レ ジ ンまたはセ ラ ミ ッ ク ス等の材質を使用し、 一方光学素子 2 5 2 0 は実施例 1 5 で述べたよ う に P M M A等の光学楦脂を使っている力^ 両者の間の熱膨張率が 1 桁以上異なって いる。 この両者の材質を強固に接合する と、 温度変化に対して光学素子 2 5 2 0 に応力が発生し、 透過波面収差ゃ複屈折といった光学特性を悪化させてしま う。 従って、 これらの部材間を接合する接着材 8 5 と しては、 熱膨張率の違い を吸収するよ うな柽めて、 钦質の材質でなければならない。 実験的には、 硬化 後にショ ァ A ス ケール硬度で 6 0程度のものであれば光学素子 2 5 2 0 に光学 的歪を殆ど与えない事が確認されている。 この硬度は一般的な接着剤の硬化後 の硬度の中ではかなり钦質に位置付けられ、 また光学素子 2 5 2 0 の材質 （ P M M Aや P C ) の硬度に比べても、 1 桁程度低硬度である。

図 4 2 は、 光学素子 2 5 2 0 の単体形状を示した物である。 光学素子 2 5 2 0 は約 5 m m角の平面形状であり、 その外 ίΐ部にはフ ラ ンジ部 2 5 2 4 が形成 されている。 本実施例では、 この光学素子 2 5 2 0 の製造方法と しては金型に よる射出成形を前提と しており、 射出時の撐脂流動口であるゲー ト 2 5 2 5 は、 フ ラ ンジ 2 5 2 4 の外周側面に設けたサィ ドゲー ト方式を採用している。

フ ラ ンジ部 2 5 2 4 の効用は、 第一に全体の剛性を向上する事、 第 2 に成形 時にサイ ドゲー ト方式のゲー ト 2 5 2 5 から流動する掏脂の圧力を均一化する 事である。 本実施例の光へッ ドにおいては、 光学素子 2 5 2 0 のなかで光学特 性を確保すべき有効領域は、 中央部の直径約 2 m mの領域となっている。 この 中央部 2 5 2 6 に応力による光学歪が発生する と、 透過波面収差ゃ複屈折とい つた光学特性が悪化し、 光へッ ドの情報記録再生の信頼性を著し く悪化させる。 本実施例のよ う に、 外周部にフ ラ ンジ部 2 5 2 4 が形成されていれば、 外力や 熱変形に対して剛性が大幅に向上し、 中央部 2 5 2 6 に発生する応力は大幅に 緩和される。 また射出成形時には、 このフ ラ ンジ部 2 5 2 4で樹脂の流動圧力 が均一に緩和され、 中央部 2 5 2 6 には成形後の残留応力を殆どゼロ にする事 が可能となり、 やはり光学特性の向上に貢献している。

(実施例 1 9 )

実施例 1 9 は本発明の偏光素子に関する他の実施 である。 こ こで説明する 偏光素子は、 光磁気信号 （M O信号） の再生を必要とする光磁気ディ ス ク装置 の光へッ ド等に用いるための光学素子である。 本実施例の主旨は、 従来の製造 方法からの大幅転換によ り、 光磁気信号検出用の偏光素子を簡便な方法で製造 する事にある。 以下、 図 4 3 , 図 4 4 , 図 4 5 を用いて本実施例を説明する。

図 4 3 において第 1 光学素子 2 6 2 0 は中央部に窪み 2 6 2 1 と略 4 5度の 斜面 2 6 2 2が形成されている。 この第 1 光学素子 2 6 2 0 は P M M A (ポ リ メ チルメ タ ク リ レー ト） 等の光学樹脂で一体に射出成形され、 大量にしかも低 コ ス トで製作できる。 一方第 2光学素子 2 6 3 0 は平行平面板であ り、 曲面や 斜面を含まないため通常の光学ガラ スのカ ツ ティ ングで作られ、 やはり木量に しかも低コ ス ト で供給可能である。

図 4 4 には、 第 1光学素子 2 6 2 0 と第 2光学素子 2 6 3 0 とを合体して、 偏光素子 2 6 0 1 を形成する様子を示す。 第 1 光学素子 2' 6 2 0 の窪み 2 6 2 1 を、 担脂 2 6 4 0で埋め、 第 2光学素子 2 6 3 0で覆っている。 この樹脂 2 6 4 0 は硬化後の屈折率が、 第 1 及び第 2光学素子と同等に、 約 1 . 5 となる よ う化学的組成を調整されている。 そ して第 1 及び第 2光学素子が合体した状 態で窪み 2 6 2 1 に充填された樹脂 2 6 4 0 は三角ブリ ズム と して接能する。 なお、 本実施例では樹脂 2 6 4 0 と して U V (紫外線） 硬化樹脂を用い、 合体 後に U V照射を行って硬化させている力 これに限らず熱硬化植脂等を用いて も良い。

第 1光学素子 2 6 2 0 の斜面 2 6 2 2 も し く は片面全域には誘電体の多層薄 膜が図 4 5 の如く コーテ ィ ング （蒸着） され、 誘電体 A ( 2 6 2 5 ) と誘電体 B ( 2 6 2 6 ) とが交互に積層されている。 これは通常マルチ コー ト と呼ばれ る蒸着手法であるが、 本実施例では、 基材となる第 1 光学素子 2 6 2 0 が樹脂 である事を考虔している。 すなわち、 樹脂 （本実施例では P M M Aを想定する） の熱変形温度が約 1 1 0度 C と ガラ ス に比べて極端に低いため、 蒸着の際には 約 1 0 0度 C以下で行っている。 また、 樹脂の熱膨張率が大きいため、 蒸着物 質との応力歪によるク ラ ッ ク の発生を考虔して、 蒸着物質が選定されている。 具体的には、

誘電体 A〜M g F 2 (沸化マグネ シウ ム） 、 屈折率 = 1. 4

誘電体 (硫化亜鉛） 、 屈折率 = 2. 2

を 0. 3 ~ 0. 4 λ ( λ は使用波長 ； 約 7 8 0 n m) の膜厚で交互に積層 し、 それらの界面での P偏光または S偏光による透過率の差を積み重ねて、 所望の 偏光透過特性を得られるよう にしている。

こ こで、 図 4 4 の楦脂 2 6 4 0が充填した部分と第 1 光学素子 2 6 2 0 は、 上述の多層薄膜 （ 2 6 2 5, 2 6 2 6 ) を介して、 いわゆる偏光ビーム スプリ ッ タ と して機能する事になる。 実験の結果、 最終的には蒸着薄膜の層数を誘電 体 A, B合わせて 1 0〜 2 0層の範囲で最適値があり、 P偏光透過率 （ P波 2 6 5 1 の透過率） に対する S偏光透過率 （ S波 2 6 5 2 の透過率） の割合、 即 ち消光比が 5 0 0 ： 1 程度の偏光透過特性が得られた。

上記に示した蒸着物質の組み合わせは、 ほんの 1 例といえるが、 温度変化に 対する特性変化やク ラ ッ ク の発生も認められず、 十分使用可能な偏光素子 2 6 0 1 が供給できる。 但し消光比を確保するためには、 組立後に^脂 2 6 4 0内 部に残留応力による複屈折が発生しない事が前提となる。 こ のため本実施例で は製造工程の最後にァ リー リ ング処理を実施し、 ¾脂 2 6 4 0 内部の在留応力 を除去している。 アニー リ ング条件と しては、 7 0 ° Cで 1 時間程度で良い。

と ころで、 このよ う に構成された偏光素子 2 6 0 1 に入射させる光線の入射 角 0 (中心値 4 5度） に依存して、 上記の消光比は変化する事に留意しなけれ ばならない。 すなわち入射角 0 が変わる と、 誘霪体 A, Bの有効膜厚が変化す るため、 光線の反射透過特性が変わってしま う。 最適の膜厚制御を しても、 光 磁気信号検出に必要な消光比 （約 5 0 ： 1 以上） を確保でき る入射角 5 は偏光 素子 2 6 0 1 内部での入射角で言う と、 約 +ノー 9度が限界である事が、 光学 シ ミ ュ レー シ ョ ン及び実験の結果確認されている。 これは媒質中の N A (開口 数） に換算して N A 0. 1 5 の収束 （または発散光束） に相当する。

付け加える と、 本実施例で示した偏光素子 2 6 0 1 は、 製造方法が簡単であ る という利点に加えて、 光学素子 2 6 2 0 の形状精度特に斜面 2 6 2 2 の面精 度が、 従来方式のガラ ス削り出しによる偏光ビー ム スプリ ッ タ の場合に比べて 大幅に緩和される という特筆すべき利点がある。 こ の理由は、 斜面 2 6 2 2 の 面精度が悪く ても樹脂 2 6 4 0 が埋めて く れるからであり、 例えば樹脂 2 6 4 0 の屈折率が光学素子 2 6 2 0 の屈折率に対して 0 . 0 3程度異な っている場 合でも、 斜面 2 6 2 2 が 2 0 程度の面精度 （うねり） 以下であれば、 光学特 性上問題な く使用できる。 これは、 従来形式の偏光ビーム ス ブリ ツ タを構成す る三角プリ ズム の斜面精度の要求値に対しで、 2 0倍程度緩和される事を意味 する。 また、 射出成形によって部品製作でき るため、 外形形状も非常に小型の ものが製作可能であり、 光磁気検出用の光へッ ドに適用する と非常に小型の検 出光学系が実現できる。

なお、 本実施例では窪んだ斜面 2 6 2 2 を樹脂 2 6 4 0 でモール ド し てい る が、 周辺の密封性が良ければ、 液体例えばシ リ コ ンオ イ ル等を充填して も同等 の機能を発揮し得る。 この場合には、 楫脂 2 6 4 0で留意しなければならなか つた複屈折の問題を回避し易いという利点 '有る。

(実施例 2 0 )

図 4 6 には実施例 2 0 と して、 他の形式の偏光素子を示す。 こ の実施例では 実施例 1 9 で述べた偏光ビーム ス ブリ ッ タの機能を、 偏光フ イ ルムまたは偏光 板で置き換えている。

図 4 6で、 光学素子 2 7 2 0 は光学齒脂で成形され、 窪んだ部分に偏光板 2 7 4 0 をはめこんで固着している。 偏光板はガラ ス板に微細な銀粒子を混在さ せて、 加熱伸張させて偏光機能を持たせたも のが、 性能すなわち消光比が優れ ているが、 これに限らず沃素の入ったフ ィ ルムを伸張して造った偏光フ ィ ルム 等でも良い。 但し、 一般的にこの様な偏光フ ィ ルムは耐熱性が悪く、 高温環境 化で伸張していたフ ィ ルムが残留応力で縮む事で偏光特性が劣化する という欠 、力 ^sあつた。

本実施例の利点は、 偏光板または偏光フ ィ ルムを、 それらに較べて遥かに頑 丈な光学素子 2 7 2 0 で襄打ち しているため、 耐熱性の悪い偏光フ ィ ルムであ つても高温 S境化で縮み難く なる事である。 ゆえに耐 S境特性のすぐれた偏光 素子 2 7 0 1 を得る事がで き る。 しか しながら光学素子 2 7 2 0 と偏光扳また は偏光フ ィ ルム 2 7 4 0 を固着する接着層での微少な剪断ズレがある と、 偏光 板または偏光フ イ ルム 2 7 4 0 が若干縮む恐れがあり、 長期の轾時変化が発生 する恐れがある。 こ の防止策と して本実施例で'は、 組立工程後にァ リー リ ング 処理を実施し、 予め残留応力を緩和させて経時変化を防止している。 ァニ ー リ ング条件と しては、 7 0 ° Cで 1 時間程度で良い。

(実施例 2 1 )

実施例 2 1 は、 光磁気信号検出用の光へッ ドに前述の実施例 1 9 に示した偏 光素子を応用したものであり、 以下図 4 7 , 図 4 8 , 図 4 9 によって説明する c 図 4 7 、 光学素子 2 8 2 0 は実施例 1 9で示した光学素子 2 6 2 0 に類似 しており、 窪んだ斜面は斜面方向の異なる 3種類の斜面 2 8 2 8 a , 2 8 2 8 b , 2 8 2 8 cから成っている。

また、 本実旌例では実施例 1 9 の第 2光学素子 2 6 3 0 の代わり に、 ホログ ラ ム素子 2 8 3 0 を用いており、 これらで偏光素子 2 8 0 1 を構成し、 機能複 合させている。 窪んだ斜面 2 8 2 2 a 〜 c には光学素子 2 8 2 0 の屈折率と同 等の約 1 . 5 の屈折率を示す橒脂を 3箇所に充填する。 図 4 8 には組み立てた 状態の光へッ ドを示すが、 光学素子 2 8 2 0 は実施例 2 0で述べた偏光分離機 能を有する と共に、 実施例 1 4 で述べた復路光束の光路長調整機能も有してい る こ とが特徴的である。

図 4 9 は光軸方向から見た光へッ ドの平面図であり、 図 4 8 に示した各部品 を透視して示している。 図中矢印 2 8 2 9 は光学素子 2 8 2 0 に形成された 3 箇所の斜面の方向即ち偏光透過方向を示しており、 中央部の斜面 2 8 2 8 c は 発光素子 1 0 の接合面つま り偏波面の方向に沿っている。 一方両側の斜面 2 8 2 8 a , 2 8 2 8 bは斜面 2 8 2 8 c の方向に対して、 略 4 5度回転させた方 向に斜面が向いている。

本実施例では光記録媒体 （非図示） と して光磁気デイ スク を想定しており、 光へッ ドの仕様と しては、 光記録媒体で反射される時に生じる復路光束 2 8 0 1 r 中のカー回転角を変調成分と して検出する形式となっている。 光記録媒体 に入射する光束は直.線偏光であ り、 本実施例では斜面 2 8 2 8 c に対して P偏 光になっている。 従って、 往路光束 （図 4 9 の 2 8 0 1 ί ) は殆ど損失無く斜 面 2 8 2 8 c を透過する。 また、 復路光束 2 8 0 1 r (計 4 本の光束） は 2本 の光束が一対とな り斜面 2 8 2 8 a及び 2 8 2 8 bを透過しょ う とする力、 上 記のよう に斜面 2 8 2 8 a と斜面 2 8 2 8 b とはそれぞれ別方向に略 4 5度だ け回転しているため、 復路光束 2 8 0 1 r に含まれる光磁気信号変調成分であ る と ころのカー回転角を、 直交する 4 5度方向に偏光透過した後に差動検出し て検出でき る。

と ころで、 光学素子 2 8 2 0 に形成された 3箇所の窪んだ斜面のう ち中央部 の斜面 2 8 2 8 c を省略しても機能上は問題が無い。 但し本実施例では部品製 造方法上の観点から斜面を敢えて形成し、 こ こに実施例 2 0 で述べたよ うな誘 電体の多層薄膜をコーテ ィ ングしている。 その理由は、 仮に斜面 2 8 2 8 cが 無く平面であったとすると、 誘電体薄膜を蒸着した場合、 往路光束 2 8 0 1 ί の入射角が 0度となつて、 .往路光束 2 8 0 1 f を透過せずにかなりの部分を反 射してしま うのと、 逆にこの微小な部分をコーテ ィ ン グしない為には、 微妙か つ精密なマスキ ング工程が必要となって しま うからである。 即ち斜面 2 8 2 8 c はダミ ーと して存在している と言える。 しかしながら、 この斜面 2 8 2 8 c によ る偏光分離機能即ちフ ィ ルタ効果を利用して、 発光素子 1 0から出射する レーザ光線の消光比を向上させ、 光磁気信号の品質を若干改善する という副次 的な効果も存在する。

(実施例 2 2 )

実施例 2 2 は、 光磁気信号検出用の光へッ ドに前述の実施例 2 0 に示した偏 光素子を応用したものであ り、 図 5 0 , 図 5 1 に図示する。

本実施例は上述の実施例 2 1 で説明したよ うな窪んだ斜面 2 8 2 8 a , 2 8 2 8 b による偏光分離撐能を、 偏光板 2 9 4 0 a , 2 9 4 0 bで置き換えたも のである。 従って図 5 1 に示す偏光板 2 9 4 0 a , 2 9 4 0 b の偏光透過方向 は、 それぞれ実施例 2 1 の斜面 2 8 2 8 a , 2 8 2 8 b の方向に対応している _c 本実施例では、 図 5 0 に示すよ う に偏光板 2 9 4 0 a . 2 9 4 0 bを光学素 子 2 9 2 0 にはめ込んで固着した状態で、 光学素子 2 9 2 0 の平面に対して段 差 Lだけ偏光板が飛び出している。 これは実施例 1 4 で述べた段差 L と同意義 であ り、 復路光束の光路長を調整して焦点誤差信号の初期オフセ ッ ト を牛 ヤ ン セルするために設けられている。

(実施例 2 3 )

実施例 2 3 は今まで説明した以外の機能を光学素子 2 0 2 0 に付加したもの であり、 図 5 2 に示す。

光学素子 3 0 2 0 の発光素子 1 0側の面には、 鏡面仕上げされた平面部 3 0 2 1， 段差部 3 0 2 2 に加えて、 微小な凹凸から成る乱反射面 3 0 2 3 が一体 で形成されている。 乱反射面 3 0 2 3 に存在する微小な凹凸は、 凹凸高さ と ビ ツ チが数え〜数 1 0 λ ( λ は使用波長） の荒らされた面であ り、 射出成形の金 型に部分的にシボ加工またはサ ン ドブラ ス ト （砂掛け） 加工を施し、 そ の荒れ た金型面を成形時に転写して形成される。 一方、 平面部 3 0 2 1 , 段差部 3 0 2 2 は、 それぞれ光学系の往路光束 3 0 0 1 f ， 3 0 0 1 r が効率良く透過す る事が必要であ り、 鏡面であると同時に場合によっては反射防止コ ーテ ィ ン グ を蒸着して透過率を向上する事が可能である。

この種の光へッ ドでは、 発光素子 1 0 と受光素子 3 0 7 0 が近接しているた め、 発光素子 1 0 から出射された発散光束のう ち、 対物レ ン ズ （非図示） の入 射瞳に入射されて利用される中央部の光束以外は、 光へッ ド内部で反射されて 受光素子 3 0 7 0 に戻る恐れがある。 これは迷光と呼ばれ、 検出信号に D C的 なノ ィ ズと して加わり信号品質を悪化させる原因となるため、 柽カ排除する事 が望ま しい。 本実施例では こ の観点から、 光へッ ド内で発生する不要な迷光を 吸収するための方策と して、 上記の乱反射面 3 0 2 3 を設けている。 こ の乱反 射面 3 0 2 3 は迷光を吸収する と同時に、 吸収仕切れなかった迷光をあ らゆる 方向に迷光を乱反射させて、 受光素子 3 0 7 0上の各受光パター ン （実施例 1 5 の 2 1 7 3 と同様） に均一にバラ ン ス良く入射させ、 結果と して差動検出さ れる各種検出信号にノ イ ズが加わらないよ う にする効果がある。

なお、 乱反射面 3 0 2 3 による迷光吸収効果をよ り高めるために、 こ の面に 黒色塗料等を塗布する （いわゆる墨塗り） と一層効果的であり、 本実施例の主 旨に添ったものである。

(実施例 2 4 )

前述の実施例 2 3 は迷光を除去するためのものである力;、 発光素子から出射 する光束のう ち、 不要な周辺部の光束を積桎的に活用するのが、 本実施例であ る o

図 5 3 において発光素子 1 0 から出射した発散光束は、 受光素子 3 1 7 0 に エ ツ チ ング加工で形成された 4 5度斜面 3 1 7 2 で反射される。 こ の光束のう ち、 中央部の光束は ίί路光束 3 1 0 1 f と して光学素子 3 1 2 0 に入射する。 本実施例では、 この往路光束 3 1 0 1 ί の透過する領域 3 1 2 1 のみに、 限定 的に無反射コーティ ングを蒸着している。 こ の反射防止コ ーテ ィ ン グは多層蒸 着 （マルチコー ト） を行えば、 0 , 5 %以下という極めて低反射率の面が得ら れる。 一方、 反射防止コーテ ィ ングを施さない非コーテ ィ ング領域面 3 1 2 2 ではフ レネルの式に基づき、 約 5 %の反射率を有する。

受光素子 3 1 7 0 の上面には、 発光素子 1 0 から若干隔離して、 比較的大面 積の第 2 の受光素子 3 1 7 5 が、 一体で形成されている。 図 5 3で示すよ う に、 非コーテ ィ ング領域 3 1 2 2 で反射された周辺光束 3 1 0 1 b は、 第 2受光素 子 3 1 7 5 で受光される。 周辺光束 3 1 0 1 b は中央部の光束である と ころの 往路光束 3 1 0 1 f の光量と比例し、 発光素子 1 0 の発光パワーに も比例する。 従って、 第 2受光素子 3 1 7 5 で受光して光電変換された信号 （パワーモニタ 信号 3 1 7 6 ) をチユ ッ クする こ とで、 発光パワー即ち対物レ ンズ出射パワー を監視でき る。 またこのパワーモニタ信号 3 1 7 6 を発光素子 1 0 の駆動電流 制御回路 （非図示） に帰還させれば、 A P C (オー ト · パワー ' コ ン ト ロ ール） 制御系が構成でき、 発光素子 1 0 の発光パワーを正確に制御して、 安定的な情 報記録再生が可能となる。

最後に、 以上説.明した各実施例はそれぞれ単独で応用するのみでな く、 各実 施例の発明内容を適宜組み合わせて、 よ り一層の機能複合を図る事ができ る。 産業上の利用可能性

以上説明したよ う に本発明による偏光素子、 光学素子は、 光記録再生装置や その心臟部である ところの光へッ ドの構成部材と して有用である。 特に集積化 された小型の光へッ ドを簡単な構造で大量生産するのに非常に適している。 な お、 この光ヘッ ドは光磁気記録媒体に情報を記録再生する装置の小型化、 高性 - 3 - 能化、 低価格化に多大な貢献をする。 また、 本発明の偏光素子は光記録再生装 置のみならず、 よ り一般化された光学装置例えば液晶表示装置等の偏光制御部 材と しても応用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 同一の透明基板上に、 稜線を有し鋸歯状の断面形状を有する鋸齒領域を 1 箇所以上形成し、 前記鋸歯領域に偏光性光学薄膜を備えた事を特徴とする偏光 素子。

2 . 前記鋸歯領域を透明物質で充填した事を特徴とする請求の範囲第 1 項に記 載の偏光素子。

3 . 前記鋸歯状の断面形状の山部及び谷部の頂角をそれぞれ略 9 0度に設定し た亊を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の偏光素子。

4 . 前記基板の基準方向に対して第 1 の鋸歯領域の稜線の方向を + A度と し、 第 2 の鋸歯領域の稜線の方向をほぼ _ A度と した事を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の偏光素子。

5 . 前記稜線の方向 A度を略 4 5度と した事を特徴とする請求の範囲第 4項に 記載の偏光素子。

6 . 前記基板上に、 前記偏光性光学薄膜を備えた 2箇所の前記鋸歯領域を形成 し、 前記 2箇所の鋸歯領域が、 それぞれの稜線が略直交するよ う §5置された事 を特徵とする請求の範囲第 1 項に記載の偏光素子。

7 . 透明基板にホ ッ ト スタ ンブ法によ り鋸歯状の形状を転写し、 その上に誘電 体薄膜を蒸着して前記偏光性光学薄膜を形成した事を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の偏光素子。

8 . 鋸歯状の形状を表面に有する ローラを、 透明基板に押し付け転動させる事 によ り、 連続的に鋸歯状の形状を転写し、 その上に誘電体薄膜を蒸着して前記 偏光性光学薄膜を形成した事を特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の偏光素子。

9 . 同一の透明基板上に斜面が 1 箇所以上形成され、 前記斜面に偏光性光学薄 膜を設けた事を特徴とする偏光素子。

1 0 · 前記斜面と前記基板の表面との成す角度を略 4 5度とする事を特徴とす る請求の範囲第 9項に記栽の偏光素子。

1 1 . 前記斜面を透明物質で充填して形成された事を特徴とする請求の範囲第 9項に記載の偏光素子。 1 2 . 同一の透明基板上に斜面を 4 ケ所形成し、 各々の斜面の法線が入射光束 の主光線と 2 0度以上の角度を持ち、 その内 2 つの斜面は、 光線の光軸と偏光 方向を含む面に対し斜面の法線と光線の光軸を含む面が A度、 他の 2 つの面は、 光線の光軸と偏光方向を含む面に対し斜面の法線と光線の光軸を含む面が一 A 度となり、 それらの斜面に偏光性光学薄膜を設けた事を特徴とする請求の範囲 第 9項に記載の偏光素子。

1 3 . 同一の透明基板上に斜面を 2 ケ所形成し、 一つの斜面に少な く と も 2 つ 以上の光束が入射し、 各々の斜面の法線が入射光束の主光線と 2 0度以上の角 度を持ち、 1 つの斜面は、 その斜面に入射する全ての光線の光軸と偏光方向と を含む面に対し斜面の法線と光軸を含む面が A度、 他の面は、 その斜面に入射 する全ての光線の光軸と偏光方向とを含む面に対し、 斜面の法線と光軸を含む 面が一 A度となり、 前記 2箇所の斜面に偏光性光学薄膜を設けた事を特徴とす る請求の範囲第 9項に記載の偏光素子。 ·

1 4 . 前記角度 A度をほぼ 4 5度と した事を特徴とする 1¾求の範囲第 1 2項ま たは第 1 3項に記載の偏光素子。

1 5 . 第 1 の光学部材と、 第 1 の光学部材に貼り合わされる第 2 の光学部材と を有し、 第 1 または第 2 の光学部材に斜面を含む窪みを形成し、 これら斜面に 誘電体の多層薄膜を蒸着して偏光分雜機能を持たせ、 前記窪みを透明楦脂また は液体で埋め、 前記第 1 及び第 2 の光学部材を阽り合わせて形成された事を特 徴とする請求の範囲第 9項に記載の偏光素子。

1 6 . 前記第 1 の光学部材と、 前記第 2 の光学部材と、 前記窪みを埋める透明 樹脂または液体の各々の屈折率が、 概ね同一である事を特徴とする請求の範囲 第 1 5項に記載の偏光素子。

1 7 . 前記斜面に入射する光束を、 媒質中換算の N A ( N e u m e r i c a 1 A p e r t u r e , 開口数） で 0 . 1 5以下の収束光束または発散光束と し た事を特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の偏光素子。

1 8 . 前記斜面に誘電体の多層薄膜をコーテ ィ ングして偏光分離撐能を持たせ、 前記窪みを透明樹脂で埋め、 前記第 1 及び第 2 の光学部材を貼り合わせた後に、 ァニ ー リ ング処理を施して製造した事を特徼とする講求の範囲第 1 5項に記載 の偏光素子。

1 9 . 樹脂またはガラ ス の射出成形によ り、 鋸歯形状または少な く と も一っ以 上の斜面を転写し、 そ c 上に誘電体薄膜を蒸着-して偏光性光学薄膜を形成した 事を特徴とする、 請求の範囲第 1 項または第 9項に記載の偏光素子。

2 0 . 光学部材の表面または内部に、 偏光板または偏光フ ィ ル ムを固着または 保持して形成された事を特徴とする偏光素子。

2 1 . 前記光学部材の表面または内部に、 前記偏光板または前記偏光フ ィ ルム を固着ま.たは保持した後に、 ァニ ー リ ン グ処理を施して製造した事を特徴とす る請求の範囲第 2 0項に記載の偏光素子。

2 2 . 光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光記憧装置において、 光源である半導体レーザと、

少なく と も二方向に光を分岐する光分岐手段と、

受光素子とを有し、

前記光分岐手段と前記受光素子との間に、 請求の範囲第 1 項、 第 9項または 第 2 0項に記載の前記偏光素子を備えた事を特徴とする光へッ ド。

2 3 . 前記の光記憶装置において、

請求の範囲第 9項に記載の偏光素子を有し、

光線の光軸と偏光方向を含む面に対し前記斜面の法線と光線の光軸を含む面 が A度となる斜面を透過した光線を一組のセ ンサで受光し、 こ のセ ンサ出力の 加算を行う と共に、

光線の光軸と偏光方向を含む面に対し斜面の法線と光線の光軸を含む面が一 A度となる他の斜面を透過した光を別の一組のセ ンサで受光し、 セ ンサ出力の 加算を行い、

それぞれの加算出力の差動をとる事によ つて光磁気信号を再生する事を特徴 とする請求の範囲第 2 2項に記載の光へッ ド。

2 4 . 前記光分岐手段は回折格子から成るホ ロ グラ ムである事を特徴とする請 求の範囲第 2 2項に記載の光へッ ド。

2 5 . 前記ホ ロ グ ラ ム力 ί、 ブ レー ズ加工されたブ レー ズ化ホ ロ グラ ムである事 を特徴とする請求の範囲第 2 4項に記載の光へッ ド。

2 6 . 前記偏光素子を前記光分岐手段に透明物質を用いて接着した拿を特徴と する請求の範囲第 2 2項に記載の光へッ ド。

2 7 . —つの光学部材の片面に前記偏光素子を形成し、 他方の面に前記光分岐 手段を形成した事を特徴とする請求の範囲第 2 2項に記載の光へッ ド。

2 8 . 光源である半導体レーザと受光素子を納めたパッケージと、 前記光分岐 手段とを有し、 前記偏光素子の一方の面に前記光分岐手段を透明物質を用いて 接着し、 前記偏光素子の他方の面に前記パッケージを接着した事を特徵とする 請求の範囲第 2 2項に記載の光ヘッ ド。

2 9 . 光磁気記録媒体を用いて情報の記録再生を行う光記億装置おいて、 . 光源と受光素子を一つのパ ケージ内に収め、

前記光源からの光と前記光磁気記録媒体からの戻り光を同一の光学部材に透 過させ、

前記光学部材に 3箇所以上の複数の斜面を形成し、

前記斜面に偏光性光学薄膜を備え、

第 1 の斜面を前記光源からの光路上に S置し、 入射光線の偏光方向が斜面に 対し P偏光となるよう設定し、

第 2の斜面と第 3 の斜面に前記光磁気記録媒体からの戻り光を入射させ、 前記第 2 の斜面は前記光源からの光線の偏光方向に対し、 前記第 2 の斜面の 法線と入射光線の光軸を含む面の角度を A度と し、

前記第 3 の斜面は、 光源からの光線の偏光方向に対し、 斜面の法線と入射光 線の光軸を含む面の角度を一 A度とする事を特徴とする光ヘッ ド。

3 0 . 前記第 1 の斜面と前記第 2 の斜面に対する前記それぞれの光線の入射角 を 2 0度以上と し、 前記角度 Aの値を略 4 5度に設定した事を特徴とする請求 の範囲第 2 9項に記載の光へッ ド。

3 1 . 発散性ないし収束性の往路光束及び復路光束が透過する一体の部材であ つて、 前記往路光束の光路長と前記復路光束の光路長とが異なるよ う に構成さ れた事を特徴とする光学素子。

3 2 . 前記光学素子が透明樹脂またはガラ スで一体に成形され、 表面に段差を 有する事を特徴とする請求の範囲第 3 1 項記載の光学素子。 3 3 . 前記光学索子が少な く と も二体の別体部品の貼り合わせから成り、 前記 別体部品を貼り合わせた状態で表面に段差が形成される事を特徴とする請求第 3 1 項に記載の光学素子。

3 4 . 少な く と も二値の屈折率を局部的に有し、 往路光束と復路光束とがそれ ぞれ異なる屈折率の領域を透過し、 往路光束の光路長と前記復路光束の光路長 とが異なるよ う構成された事を特徴とする請求の範囲第 3 1 項に記載の光学素 子。

3 5 . —体化された部材に往路光束と復路光束が透過し、 往路光束の透過する 領域の屈折パワーと、 復路光束の透過する領域の屈折パワーとが、 異なるよう 構成された事を特徴とする請求の範囲第 3 1 項に記載の光学素子。

3 6 . 表面に局部的に凸または凹の曲面を形成した事を特徴とする請求の範囲 3 5項記載の光学素子。

3 7 . 請求の範囲第 3 1 項に記載の光学素子と、

前記光学素子に略対向して背後に配置された受光素子と、

前記受光素子の受光面から若干高く または若干低く 置された光源である半 導体レーザとから構成され、

前記光源から出射する往路光束と、 光記録媒体で反射されて受光素子に向か う復路光束とが、 共に前記光学素子を透過するよ う構成された事を特徴とする 光へッ ド o

3 8 . 前記復路光束の前記受光素子上でのス ポ ッ ト形状の変化を検出して、 少 な く とも焦点誤差信号を生成するよう構成された事を特徴とする請求の範囲 3 7項記載の光へッ ド。

3 9 . 前記光学素子は透明揑脂で形成され外周にフ ラ ンジを有し、 フ ラ ンジ部 に射出成形用のゲー トを設置した事を特徴とする請求の w囲第 3 7 項に記載の 光へツ K o

4 0 . 前記光学素子は透明齒脂で形成され、 前記光学素子の表面または裒面と、 前記受光素子の表面に、 位置合わせ用のァラ イ メ ン ト マ 一ク を形成または印刷 した事を特徴とする請求の範囲第 3 7項記栽の光へッ ド。

4 1 . 前記光学素子の表面または裏面に、 回折格子も し く はホ ロ グ ラ ムを形成 した事を特徴とする請求の範囲第 3 7項に記載の光へッ ド。

4 2 . 前記ホ ロ グラ ムが、 回折溝ピッチ単位に三角歯状にブ レーズ化された、 ブ レーズ化ホ ロ グラ ムである事を特徴とする請求の範囲 4 1 項に記載の光へッ o

4 3 . 請求の範囲第 3 1 項に記載の前記光学素子と、 .

前記光学素子に略対向して背後に 置された受光素子と、

前記受光素子の受光面から若干高く または若干低く Ε置された光源と、 前記受光素子及び前記光源を保持するパッケージとを備え、

前記光学素子と前記パッ ケージとにより、 前記受光素子及び前記光源を封止 する事を特徴とする請求の範囲第 3 7項に記載の光へッ ド。

4 4 . 前記光学素子と前記パッケージとが、 互いに接着材を介して固着され、 接着材の硬化後の硬度を、 前記光学素子及び前記パッ ケー ジの材質の硬度に対 し.て低く設定した事を特徴とする請求の範囲第 4 3項記載の光へッ ド。

4 5 . 鏡面仕上げされた領域と、 微細な凹凸を有する乱反射領域とに分離され た光学素子を用い、 前記镜 S仕上げ領域に往路光束及び復路光束を透過させる よう構成した事を特徴とする請求の範囲第 2 2項、 第 2 9項または第 3 7項に 記載の光へッ ド。

4 6 . 反射防止コ ーテ ィ ン グを蒸着した領域と、 反射防止コ ー テ ィ ン グを蒸着 しない非コーティ ン グ領域とに分離された光学素子を用い、 前記反射防止コ ー ティ ング領域に発光素子から出射する発散光束の中央部を透過させ、 前記非コ 一ティ ン グ領域で前記発散光束の一部を反射し、 前記反射光を受光する発光パ ヮ ー検出用の第 2 の受光素子を備えた事を特徴とする請求の範囲第 2 2項、 第 2 9項または第 3 7項に記載の光へッ ド。

4 7 . 前記発光パワー検出用の第 2·の受光素子と、 光記録媒体の反射光である 復路光束を受光する第 1 の受光素子とを有し、 前記第 1 及び第 2 の受光素子が —体の基板上に形成された事を特徴とする請求の範囲第 4 6項に記載の光へッ

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