JP3540520B2

JP3540520B2 - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP3540520B2
Application number: JP26685496A
Authority: JP
Inventors: 青児西脇; 潤一麻田; 圭一松▲ざき▼
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-08
Filing date: 1996-10-08
Publication date: 2004-07-07
Anticipated expiration: 2016-10-08
Also published as: JPH10112052A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク用光ヘッドのフォーカスエラー信号を検出できる光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について、例えば本願出願人にかかる特許出願（特願平７−２５２１５０）に記載の光ディスク装置に於けるフォーカスエラー信号検出法を図４から図７を用いて説明する。図４はこの従来例における光ディスク装置の断面構成の一部を示しており、石英などの透明基板３上は点Ｏを中心とする円形の領域とこれを取り巻く輪帯の領域に、点Ｏを中心とする同心円状のグレーティングがそれぞれ形成され、この上にＳｉＮ,ＳｉＯＮやＴａ₂Ｏ₅等の膜、又はＴａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の混合膜、又はこれらを積層して作製された導波層４が形成されており、グレーティング上の導波層はカプラ５Ａおよびカプラ５Ｂとして機能する。半導体レーザー１から出射する光６は光軸１０に直交して置かれた透明基板３を通過し、導波層４に入射する。半導体レーザー１はその光軸１０がグレーティングカプラ５Ａの中心Ｏを通るように配置されており、半導体レーザー１の端面１ａは帰還光が入力しやすいようにＡＲコーティングされている。グレーティングカプラ５Ａのピッチ仕様は、図５の曲線２９Ａに示すように次式で表される。
【０００３】
【数１】
Λ＝λ／(Ｎ−ｎsinθ)
ただし、Ｎは入力導波光の等価屈折率、ｎは透明基板３の屈折率、θはカプラ５への入射角であり、Λは入射位置でのグレーティングピッチである。一方、グレーティングカプラ５Ｂのピッチ仕様は、曲線２９Ｂに示すように、次式で表される。
【０００４】
【数２】
Λ＝λ／(Ｎ＋sinθ)
ただし、θはカプラ５Ｂからの放射角であり、Λは放射角θの位置でのグレーティングピッチである。（数１）に基づきカプラ５Ａの各位置に入射する光は中心側から外周側に向かう導波光８Ａを励起する。この導波光は外周側まで伝搬し、カプラ５Ｂにより放射して放射光９となる。放射光９は収束性の光で、光軸１０に直交して置かれた光ディスクの反射面１７上の点Ｆに集光する。反射面１７を反射する光１８はカプラ５Ｂに入射し、外周側から中心側に向かう導波光１９Ｂを励起する。カプラ５Ａまで伝搬した帰還導波光１９Ａはその伝搬位置に於ける入力導波光の逆進波であるので、導波光１９Ａがカプラ５Ａより放射されると放射光６Ｒもその放射位置における入力光の逆進波となる。すなわち、放射光６Ｒは半導体レーザー１に正確に帰還する。
【０００５】
（数１）及び（数２）はカプラ５Ａとカプラ５Ｂに於ける光入出力に波長選択性があることを示しており、光６Ｒがレーザー端面１ａに帰還すれば、レーザー波長を固定させる作用をなす。すなわち、（数１）及び（数２）で示された波長λと半導体レーザー１の基準波長λ₀が（数３）の範囲にある時、半導体レーザー１の波長がλに固定されることになる。
【０００６】
【数３】
｜λ−λ₀｜＜１０〜５０ｎｍ
（数３）の右辺の値の大きさは，端面１ａの反射率が小さいほど大きくなる。半導体レーザー１から波長λの光が出射し、グレーティングカプラ５Ａおよび５Ｂでの入出力を経て、正確に半導体レーザーの出力端面１ａに帰還する場合を考えると、波長λ−Δの光はグレーティングカプラ５Ａでの入力が最適入力条件（数１）から乖離するので入力効率が劣化し、カプラ５Ｂでの放射光の放射角が変化してその集光位置が破線９Ｓに示す如く光軸方向に沿ってそれるので、反射面１７を反射しカプラ５Ｂに入射する光の導波光への入力効率も劣化する。さらにカプラ５Ａからの放射光６Ｒがその放射位置における入力光の逆進方向からずれ破線６Ｓの如く帰還し、その集光点がレーザー端面１ａから光軸方向に沿ってそれる。波長選択性に於ける分解能はこれらの相乗効果で決まり、非常に強い波長固定作用をなす。
【０００７】
図６は従来例に於ける光ディスク装置のフォーカスエラー信号検出原理を示す。図６の説明ではグレーティングカプラ５Ｂの外側に、４つのグレーティングカプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂが加わる。グレーティングカプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂは導波層４上（または下）に点Ｏを中心とした同心円状のグレーティングを形成することでカプラとして機能し、それぞれ対称な中空扇形状をなし、３０Ａと３０ａ、３０Ｂと３０ｂはそれぞれ対角位置に位置する。カプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂに於けるグレーティングのピッチ仕様はカプラ５Ｂに於ける仕様とは異なり、カプラ５Ａで入力しカプラ５Ｂを経た導波光は、カプラ３０Ａ、３０ａから放射して光軸１０上の点Ｆ_Aに集光し、カプラ３０Ｂ、３０ｂから放射して光軸１０上の点Ｆ_Bに集光する。カプラ５Ｂからの放射光の集光点ＦはＦ_AとＦ_Bの中点に相当する。光軸１０に直交して置かれた反射面１７を反射し、カプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂ、及び５Ｂに入力して帰還する導波光は導波層４の曲がりなどの影響でその一部がモードを移行する。カプラ５Ａに於ける入力導波モードと異なる次数の導波モードで帰還した成分はカプラ５Ｂより放射して、輪帯状の光検出器２１に向かう。光検出器２１はカプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂに対応して、対称な中空扇形状の領域２１Ａ、２１Ｂ、２１ａ、２１ｂに分割されている。２１Ａと２１ａ、２１Ｂと２１ｂはそれぞれ対角位置に位置する。カプラ５Ａによる入力導波光の等価屈折率をＮ₀、カプラ５Ａから光検出器側に放射される導波光の等価屈折率をＮ₁とすると、Ｎ₁＞Ｎ₀の時はカプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂ側から伝搬した帰還導波光はそれぞれ光検出器２１ａ、２１ｂ、２１Ａ、２１Ｂ側に、Ｎ₁＜Ｎ₀の時はそれぞれ光検出器２１Ａ、２１Ｂ、２１ａ、２１ｂ側に放射される。後者の場合で説明すると、反射面１７のディフォーカスにより、光検出器２１Ａと２１ａの和信号３１Ａ、２１Ｂと２１ｂの和信号３１Ｂは図７（ａ）と（ｂ）の特性を示す。曲線３２はカプラ５Ｂによる入力成分である。反射面１７が点Ｆ_A側に近づくことでカプラ３０Ａ，３０ａによる入力成分が増幅して３２Ａのこぶが発生し、反射面１７が点Ｆ_B側に近づくことでカプラ３０Ｂ，３０ｂによる入力成分が増幅して３２Ｂのこぶが発生する。従って、差分回路３４により受光信号３１Ａ，３１Ｂの差分信号３１Ｃをとることで図７（ｃ）に於けるＳ字曲線３３が得られ、反射面１７のフォーカスエラー信号とすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の光ディスク装置に於けるフォーカスエラー検出法には以下の問題点があった。すなわち、図７（ａ）、（ｂ）で示した如く、反射面１７が点Ｆ_A、Ｆ_B側に近づくことの効果は、あくまでカプラ５Ｂによる入力成分３２の上に重畳された形で現れるので、入力成分３２に乱れが存在すればそのままフォーカスエラー信号に影響する。またカプラ３０Ａ、３０Ｂ、３０ａ，３０ｂからの放射光の集光点Ｆ_A、Ｆ_Bはカプラ５Ｂからの放射光の集光点Ｆの近傍にあるので、光ディスク装置を記録用として使用する場合、集光点Ｆ_A、Ｆ_Bに向かう光が集光点Ｆでの光強度に影響を及ぼし、記録特性を劣化させる可能性もある。
【０００９】
本発明はかかる従来の光ディスク装置のフォーカスエラー検出法の課題を考慮し、光ヘッドの記録性能に悪影響を与えず、外乱のない高品位のフォーカスエラー信号検出を可能にする光ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するため、以下の手段を用いる。
【００１１】
すなわち、レーザー光源と、透明基板上に構成された導波層と、導波層界面に形成され凹凸の周期構造を持つ第１、第２、第３、第４の光結合手段とを備え、レーザー光は第１の光結合手段により導波層内を伝搬する第１の導波光を励起し、第１の導波光は第２の光結合手段より放射されて直接または集光レンズを挟んで光ディスクの反射面上に集光し、これを反射する光は第２の光結合手段より第１の導波光の逆進波である第２の導波光を励起し、この第２の導波光が第１の光結合手段より放射され、この放射光がレーザー光源に帰還してレーザー光の波長を固定させ、第１の導波光の内、第２の光結合手段を通過する成分が第３、第４の光結合手段より放射され、それぞれ導波面から離れた点Ａ、Ｂに集光し、点Ａより更に離れた位置及び手前の位置に光検出器ＰＡとＰＢをそれぞれ配置し、光検出器ＰＡとＰＢの検出出力の差信号を光ディスク反射面のフォーカスエラー信号とすることを特徴とする光ディスク装置であり、光検出器はスリット状をなし、その幅は光ディスク反射面が合焦点のときの光検出器上での光スポットより小さいことを特徴とする。
【００１２】
さらに、透明基板はレーザー光源から出射するレーザー光の光軸と直交し、第１の光結合手段は光軸を中心とする凹凸の同心円状周期構造であり、第２の光結合手段は第１の光結合手段を取り囲み光軸を中心とする凹凸の同心円状周期構造であり、第１の導波光は周期構造の中心側から外周側に伝搬する光であり、第２の導波光は周期構造の外周側から中心側に伝搬する光であり、第３、第４の光結合手段は前記第２の光結合手段を取り囲み光軸を中心にして互いに対向する領域に形成される構造であってもよい。この時、光軸と集光点Ａを含む平面により第３の光結合手段と光検出器ＰＡが等分割され、光軸と前記集光点Ｂを含む平面により第４の光結合手段と光検出器ＰＢが等分割され、各検出器は分割線に沿ったスリット状であることが好ましい。
【００１３】
具体的に説明すると、本発明は、透明基板３上に金属層１１Ｂ、透明層１３Ａが成膜され、この上に同心円状のグレーティング５Ａ，５Ｂと放物線に似たパターンのグレーティング１４Ａ、１４Ｂが形成され、これらの上に導波層４、透明層１３Ｂ、金属層１１Ａ、１１Ｃが成膜されている。半導体レーザー１から出射する光６は導波層４に入射して導波光８Ａを励起し、カプラ５Ｂを放射して光ディスク反射面１７に向かう放射光９となる。カプラ５Ｂから放射されずに通過する導波光８Ｃはカプラ１４Ａ、１４Ｂを放射し、光検出器２１、２２に受光される。光検出器２１、２２上のスリット状領域の差分でフォーカスエラーを検出する。
【００１４】
上記の様な構成により、第３、第４の光結合手段より放射して集光する光は第２の光結合手段より放射して集光する光とは全く別の方位に向かうので光ヘッドの記録性能に悪影響を与えない。
【００１５】
また、光ディスク反射面のディフォーカスはレーザー光源の波長移動として作用し、この波長移動が第３、第４の光結合手段より放射して集光する光の分布を変化させ、フォーカスエラー信号を発生させる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態における光ディスク装置の平面図（上）と断面図（下）を示す。なお、従来例と同じ構成は同一番号を付しており、重複した説明は省略する。
【００１８】
図１に於いて、石英などの透明基板３上にはＡｌやＣｒなどの金属層１１Ｂが成膜され、点Ｏを中心とする輪帯領域（５Ｂに対応する領域）だけが残る様に、それ以外の領域はエッチングで抜けている。この上にはＳｉＯ₂などの低屈折率の透明層１３Ａが全面に渡って成膜されている。透明層１３Ａ上は点Ｏを中心とする楕円の領域５Ａとこれを取り巻く輪帯の領域５Ｂに、点Ｏを中心とする同心円状のグレーティングがそれぞれ形成され、さらに輪帯領域５Ｂを取り巻く中空扇状の領域１４Ａ、１４Ｂには、それぞれ点Ｏを焦点とする放物線に似たパターンのグレーティングが形成され、これらの上にＳｉＮ,ＳｉＯＮやＴａ₂Ｏ₅等の膜、又はＴａ₂Ｏ₅とＳｉＯ₂の混合膜、又はこれらを積層して作製された導波層４が形成されており、グレーティング上の導波層はカプラ５Ａ、カプラ５Ｂ、およびカプラ１４Ａ、１４Ｂとして機能する。導波層４の上にＳｉＯ₂などの低屈折率の透明層１３Ｂが全面に渡って成膜され、さらにこの上にはＡｌやＣｒなどの金属層が成膜され、点Ｏを中心とする輪帯領域（５Ｂに対応する領域）だけがエッチングで抜けて、中心の円形の領域１１Ａと外側の領域１１Ｃだけが残されている。半導体レーザー１から出射する光６は１／２波長板を透過することにより偏光面が９０度回転し、透明基板３、透明層１３Ａを経て、導波層４に垂直入射する。半導体レーザー１の位置は光軸１０がグレーティングカプラ５Ａの中心Ｏを通るように配置され、半導体レーザー１の出力端面１ａは帰還光が入力結合しやすいように反射防止膜が形成されている。半導体レーザー１からの出射光６は導波層上で楕円の領域５Ａと相似な広がりをなし、その分布は領域５Ａ内にほぼ収まっている。グレーティングカプラ５Ａのピッチ仕様は、従来例と同じで図５の曲線２９Ａ、及び（数１）で表される。一方、グレーティングカプラ５Ｂのピッチ仕様も従来例と同じで曲線２９Ｂ、及び（数２）で表される。
【００１９】
（数１）に基づきカプラ５Ａの各位置に入射する光は中心側から外周側に向かう導波光８Ａを励起する。この励起は反射層１１Ａの存在により透過成分がなくなるので効率よくなされる。励起された導波光は外周方向に伝搬し、カプラ５Ｂにより放射して放射光９となる。この放射も、反射層１１Ｂの存在により透明基板３側に向かう成分がなくなるので、効率が向上する。放射光９は収束性の光で、光軸１０に直交して置かれた光ディスクの反射面１７上の点Ｆに集光する。反射面１７を反射する光１８はカプラ５Ｂに入射し、外周側から中心側に向かう導波光１９Ｂを励起する。カプラ５Ａまで伝搬した帰還導波光１９Ａはその伝搬位置に於ける入力導波光の逆進波であるので、導波光１９Ａがカプラ５Ａより放射されると放射光６Ｒもその放射位置における入力光の逆進波となる。すなわち、放射光６Ｒは半導体レーザー１に正確に帰還する。従って従来例と同じくカプラ５Ａとカプラ５Ｂに於ける光入出力を経た光帰還に波長選択性があるので、これらの相乗効果により非常に強い波長固定作用が得られる。グレーティングカプラ１４Ａ、１４Ｂは中心Ｏに対し対角位置にあり、それぞれカプラ５Ａの楕円長軸（ｘ軸）の方向にあってこの軸に対し対称形をなす。カプラ５Ｂから放射されずカプラ１４Ａ、１４Ｂに至る導波光８Ｃはカプラ１４Ａ、１４Ｂを放射し、それぞれ放射光１５、１６となり、光検出器２１、２２に受光される。カプラ１４Ａ、１４Ｂでの出力は反射層１１Ｃの存在によりほとんどが光検出器２１、２２側に放射される。カプラ１４Ａ、１４Ｂに於けるグレーティングの仕様は放射光１５、１６が光軸１０外の点２３、点２４への収束光であることを条件とする（前述の通りグレーティングの軌跡は放物線に似た形状をなす）。各集光点は導波面に対し半導体レーザー側にあり、導波面４と集光点２３、２４はそれぞれｆ_A、ｆ_Bの距離（ｆ_A＜ｆ_B）をなす。２つの光検出器はともに導波面４から（ｆ_A＋ｆ_B）／２の距離の同一面上に位置する（検出器の調整は同一面上にある方が便利だが、一方が焦点の前、他方が後に設置されさえすれば異なる面上にあってもよい）。
【００２０】
半導体レーザー１から波長λの光が出射し、グレーティングカプラ５Ａおよび５Ｂでの入出力を経て、正確に半導体レーザーの出力端面１ａに帰還する場合を考える。各カプラの波長選択性の強さはそれぞれの結合長（すなわちカプラ５Ａではその半径、カプラ５Ｂではその輪帯幅）に比例する。従って、カプラ５Ｂでの輪帯幅をカプラ５Ａの半径に比べ十分大きく設定すると、波長選択作用はほとんどカプラ５Ｂが支配的である。また一般に半導体レーザー１は帰還光量が大きいほど利得が増大（すなわち安定化）する。すなわち、半導体レーザー１は波長を変化させてできるだけ帰還光量を大きくさせるように振る舞う。従って光ディスク反射面１７が光軸１０に沿って１７Ｓの位置に移動すると反射光１８の導波光１９Ｂへの結合効率が著しく劣化する（波長選択作用が強いことと同義）ので、できるだけ帰還光量を増やすため波長をλ−Δにシフトさせる。この時のカプラ５Ｂからの放射光は破線９Ｓに沿ってほぼ反射面１７Ｓ上に集光し、反射光１８の導波光１９Ｂへの結合効率は回復する。同時にこの波長シフトにより出射光６のカプラ５Ａでの入力効率は劣化し、半導体レーザー１への帰還光も破線６Ｓのように光軸１０に沿って移動してレーザー端面１ａでの入力効率（レーザー端面１ａでの帰還光強度に比例）が劣化するが、いずれもカプラ５Ａの結合長が短く帰還光のＮＡも小さい（焦点深度が深い）ので劣化影響は小さく、全体としてはレーザーへの帰還光量が回復する。この波長シフトのもとで光検出器２１、２２に向かう光も破線１５Ｓ、１６Ｓの如く焦点位置を２３Ｓ、２４Ｓに変位させる。この変位は光軸１０に沿った方向が支配的だがそれに直交する成分も含まれ、図の例（反射面１７が遠ざかる例）ではともにｘ軸に沿って外周側に移動する。
【００２１】
図２と図３は本発明の実施の形態における光ディスク装置のフォーカスエラー信号検出原理を示す説明図であり、図２は光ディスク反射面のディフォーカスと光検出器上の光スポットの関係を表している。光検出器２１、２２はｘ軸方向の分割線で３分割されてそれぞれ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃおよび２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃからなる。（Ａ３）、（Ｂ３）は光ディスク反射面１７が合焦点の場合を示し、それぞれカプラ１４Ａの反転形状に相似なスポットＳＡとカプラ１４Ｂの形状に相似なスポットＳＢをなす。これらのスポット形状はいずれもｙ軸方向（点Ｏを通りｘ軸に直交する軸）に延びており、検出器２１Ａ、２２Ａの外側まで広がっている。（Ｃ３）は同一条件での帰還光の半導体レーザー出力端面上でのスポットＳＣを示しており、ｘ軸方向に絞れた楕円スポットである。（Ａ２）、（Ｂ２）、（Ｃ２）は反射面１７が光ヘッドから離れる側にディフォーカスする場合に対応し、スポットＳＡは拡大し、ＳＢはｙ軸方向に絞れた楕円スポットに縮小し、ＳＣはｘ軸方向に径を増すがそれほど拡大しない。（Ｂ１）、（Ｃ１）は更にディフォーカスが進んだ場合で、ＳＢは（Ｂ３）の反転パターンの状態で拡大に転じ、ＳＣは（Ｃ２）より拡大するが拡大率は小さい。一方（Ａ４）、（Ｂ４）、（Ｃ４）は反射面１７が光ヘッドに近づく側にディフォーカスする場合に対応し、（Ａ３）、（Ｂ３）、（Ｃ３）に比べ、ＳＡはｙ軸方向に絞れた楕円スポットに縮小し、スポットＳＢは拡大し、ＳＣはｘ軸方向に径を増すがそれほど拡大しない。（Ａ５）、（Ｃ５）は更にディフォーカスが進んだ場合で、ＳＡは（Ｂ３）の反転パターンの状態で拡大に転じ、ＳＣは（Ｃ４）より拡大するが拡大率は小さい。カプラ１４Ａ，１４Ｂはｘ軸方向の幅は狭いがｙ軸方向に大きく広がっているので、収束光のｙ軸方向のＮＡは大きく、ディフォーカスはスポットのサイズに大きく反映する。これに対し、カプラ５Ａはｘ、ｙ軸方向とも幅が狭く収束光のＮＡも小さいので、ディフォーカスがあってもスポットのサイズは大きく変わらない。なお、スポットＳＡは（Ａ５）から（Ａ２）に移るに従ってｘ軸の外周側（Ｏから離れる側）にシフトし、スポットＳＢも（Ｂ４）から（Ｂ１）に移るに従ってｘ軸の外周側（Ｏから離れる側）にシフトする。光検出器２１Ａ、２２Ａはｘ軸に沿ったスリット状をなすので、スポットのｘ軸に沿った移動は検出特性に影響しない。また、導波層や透明層、グレーティングなどの設計値からの誤差もスポットのｘ軸に沿った移動として反映されるので、光検出器２１Ａ、２２Ａのｘ軸方向の幅を十分大きくしておけば、これらの誤差を吸収できる。従って光検出器２１Ａでの最大出力は（Ａ４）で得られ、それ以外は減少に転ずる。また光検出器２２Ａでの最大出力は（Ｂ２）で得られ、それ以外は減少に転ずる。なお、光検出器２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃおよび２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの総和は半導体レーザーの出力モニター信号として利用できる。
【００２２】
図３は本発明の実施の形態における光ディスク装置で得られるフォーカスエラー信号を示す。図２で説明した通り、ディフォーカスに対して光検出器２１Ａでは（Ａ４）を極大値とする曲線２５の特性、光検出器２２Ａでは（Ｂ２）を極大値とする曲線２６の特性を示す。従ってこれらの差信号は図３（ｂ）に示す如くＳ字カーブ２７を描き、フォーカスエラー信号として作用する。
【００２３】
なお、上記実施の形態ではグレーティングを透明層１３Ａ上に形成した場合で説明したが、導波層４の上側や透明基板３上に形成してもよい。また、カプラ５Ｂからの放射光９を収束波としたが平面波であってもよく（この時グレーティングの仕様は等ピッチのパターンとなる）、この時カプラ５Ｂと反射面１７の間には対物レンズが設けられる。同様に、レーザー光６は拡散波の状態でカプラ５Ａに入力したが、カプラ５Ａの手前にコリメートレンズを設け、平面波に変換して入力してもよい（この時グレーティングの仕様は等ピッチのパターンとなる）。また入力効率の観点からカプラ５Ａでの入力光偏光面（ＴＥ波）がカプラの短軸方向にある方が好ましく、１／２波長板２により偏光面を９０度回転させたのもこの理由によるが、１／２波長板がなくても同様の効果が得られる。さらに、上記実施の形態ではカプラ５Ａ，５Ｂに同心円状グレーティングを用いたが、回転対称から外れたグレーティングであってもよく、導波光の伝搬も回転対称から外れてもよい。更にカプラ１４Ａ，１４Ｂもカプラ５Ｂを通過した導波光を放射できるのであれば、位置の対称性にはこだわらない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたところから明らかなように、本発明により、フォーカスエラー検出用の光スポットが記録用の光スポットの全く別の位置に存在するので、光ヘッドを記録用に使用しても記録性能を劣化させることはない。
【００２５】
また、光ディスクのディフォーカスが検出用光スポットのサイズに大きく反映するので、高品位で高感度のフォーカスエラー信号が得られ、誤差影響が検出器分割線に沿ったスポットの移動で吸収されるので、光ヘッドの誤差余裕を大きくできるなどの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光ディスク装置の平面図と断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態におけるディフォーカスと光検出器上の光スポットの関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるフォーカスエラー信号の特性図である。
【図４】従来例に於ける光ディスク装置の断面構成図である。
【図５】従来例に於ける光ディスク装置のグレーティングカプラピッチの特性図である。
【図６】従来例に於ける光ディスク装置のフォーカスエラー信号検出原理を示すための図である。
【図７】従来例に於ける光ディスク装置のフォーカスエラー信号検出原理を示すための図である。
【符号の説明】
１・・・半導体レーザー、２・・・１／２波長板、
３・・・透明基板、１３Ａ，１３Ｂ・・・透明層
４・・・導波層、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ・・・反射層
５Ａ，５Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ・・・グレーティングカプラ
６・・・レーザー光、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ・・・導波光、
９、１５、１６・・・放射光、１０・・・光軸、１７・・・光ディスク反射面、
２２、２３・・・光検出器

Claims

レーザー光源と、透明基板と、その透明基板上に構成された導波層と、前記導波層界面に形成され凹凸の周期構造を持つ第１、第２、第３、第４の光結合手段とを備え、前記レーザー光源から出力されたレーザー光は、前記第１の光結合手段により前記導波層内を伝搬する第１の導波光を励起し、前記第１の導波光は、前記第２の光結合手段より放射されて直接または集光レンズを挟んで光ディスクの反射面上に集光し、これを反射する光は、前記第２の光結合手段より前記第１の導波光の逆進波である第２の導波光を励起し、この第２の導波光が前記第１の光結合手段より放射され、この放射光が、前記レーザー光源に帰還してレーザー光の波長を固定させ、前記第１の導波光の内、前記第２の光結合手段を通過する成分が、前記第３、第４の光結合手段より放射され導波面から離れた点Ａ、Ｂに集光し、点Ａより更に離れた位置及び手前の位置に光検出器ＰＡとＰＢをそれぞれ配置し、その光検出器ＰＡとＰＢの検出出力の差信号を前記光ディスク反射面のフォーカスエラー信号とすることを特徴とする光ディスク装置。
前記光検出器はスリット状をなし、その幅は光ディスク反射面が合焦点のときの光検出器上での光スポットより小さいことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
前記透明基板は前記レーザー光源から出射するレーザー光の光軸と直交し、前記第１の光結合手段は前記光軸を中心とする凹凸の同心円状周期構造であり、前記第２の光結合手段は前記第１の光結合手段を取り囲み前記光軸を中心とする凹凸の同心円状周期構造であり、前記第１の導波光は周期構造の中心側から外周側に伝搬する光であり、前記第２の導波光は周期構造の外周側から中心側に伝搬する光であり、前記第３、第４の光結合手段は前記第２の光結合手段を取り囲み前記光軸を中心にして互いに対向する領域に形成されることを特徴とする請求項１又は２記載の光ディスク装置。
前記光軸と前記集光点Ａを含む平面により前記第３の光結合手段が等分割され、前記光軸と前記集光点Ｂを含む平面により前記第４の光結合手段が等分割されることを特徴とする請求項３記載の光ディスク装置。
前記光軸と前記集光点Ａを含む平面により前記光検出器ＰＡが等分割され、前記光軸と前記集光点Ｂを含む平面により前記光検出器ＰＢが等分割され、各検出器は分割線に沿ったスリット状であることを特徴とする請求項４記載の光ディスク装置。
前記光検出器ＰＡ、ＰＢは導波面に対し前記レーザー光源と同じ側にあり、前記第２の光結合手段の位置に対応した導波層には前記レーザー光源側に透明層を挟んで第１の反射層が形成され、前記第１、第３、第４の光結合手段の位置に対応した導波層には前記レーザー光源の反対側に透明層を挟んで第２の反射層が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光ディスク装置。
前記光検出器ＰＡのスリット形状を間に挟みこむ形で、２個の光検出器ＰＡ１、ＰＡ２を配置し、前記光検出器ＰＢのスリット形状を間に挟みこむ形で、２個の光検出器ＰＢ１、ＰＢ２を配置し、前記光検出器ＰＡ、ＰＡ１、ＰＡ２及び光検出器ＰＢ、ＰＢ１、ＰＢ２での検出出力和を前記レーザー光源のパワーモニター信号とし、前記レーザー光源の出力を制御することを特徴とする請求項２又は３記載の光ディスク装置。