JPS6251045A - 光学的情報読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光導波路層を用いた光学的情報読取装置に係
シ、特に、該光学的情報読取装置の焦点位置誤差信号検
出に好適な光学系に関する。

〔発明の背景〕

光学的情報読取装置の小型化、簡略化の例として、例え
ば信学技報ＶｏＬ８４．　Ｎｏ、２５９．　ｐｐ　９７
−１０４　に記載のように、光導波路層と不等間隔曲線
回折格子を用い、光導波路層を伝搬する光波を、不等間
隔曲線回折格子によって光導波路層外部の光学的情報記
録媒体（以下、光ディスクと記す。）上の一点に集光す
る構成が発表さｎている。このような構成の光学的情報
読取装置は、数ｍｍ角の基板上Ｋ、すべての光学系を集
積化できるので、装置の飛躍的小型化、軽量化に大変有
利である〇一方、このような光導波路層と回折格子を用
いた光学的情報読取装置においても、従来の装置と同様
に、光スポットの位置制御をおこなう友めに各位置誤差
信号を検出する必要がある。

しかし、特に光ディスクに対する光スポットの焦点位置
誤差信号（以下フォーカス誤差信号と記す。）検出に関
して、前記のよりな光導波路と回折格子を用いた光学的
情報読取装置に適し比検出方式は、従来考案さｎていな
かっ九。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、光導波路層と不等間隔曲線回折格子か
らなる光学的情報読取装置のフォーカス誤差信号検出に
好適な光学系を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明においては、光学
的情報読取装置として光導波路層と不等間隔曲線回折格
子からなる集光光学系と検出光学系で構成さｊＬＪ光学
系を少なくとも３組設け、各光学系の集光スポットの光
ディスク面法線方向の位置を互いに若干ずらせて光ディ
スクに入射させる。そして、光ディスクを反射し、各光
学系の検出光学系側の光導波路層を伝播する反射光ビー
ムの光量をそｎぞｎ独立して光検出器で検出して、得ら
ｎ＊、各信号の差信号をとることによって光学的情報読
取装置の光ディスクに対するフォーカス誤差信号の検出
を実現する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図により説
明する。

第１図は１本発明の一実施例の平面図、第２図はその正
面図を示したものである。誘電体基板４０上には、光導
波路層１０および２０が形成さｎている。光導波路層１
０の一方の端面には、半導体レーザ光源１ａ、１ｂ、１
ｃが取シつけらｎており、光導波路層２０の端面には、
光検出器１１ａ、１１ｂ。

１１ｃが取ジつけらｎている。半導体レーザ光源１ａ、
Ｉｂ、１ｃから発生した光波は、光導波路層１０内を伝
播し、光導波路層１０内に設けられた薄膜レンズ２ａ、
２ｂ、２０によって平行光となって、薄膜プリズム５ａ
、　　３ｃｔ−経て、不等間隔曲線回折格子４ａ、４ｂ
、４ｃに達する。

本発明で用いる不等間隔曲線回折格子４ａ、４ｂ。

４ｃは、　一般Ｋ（フォーカシング・グレーティング・
カプラＦｏｃｕｓｉｎｇ　Ｇｒａｔｉｎｇ　Ｃｏｕｐ’
ｌｅｒ以下ＦＧＣと記す。）と呼ばｎるもので、光導波
路層中を伝播する光波全光導波路層外に射出させ、光導
波路層外の定めらｎた一点に光を収束させる機能と、光
導波路層外の一点から射出し次光ビームを光導波路層内
に導く機能を持つ。

今、光導波路層内を伝播している光波を出射角θでＦ’
ＧＣの中心から距離ｆだけ離ｌｒした光導波路層外の一
点に収束させるためには、ＦＧＣの形状は、次式を満た
す必要がある。

Ｎｙ＋　　ｘ２＋（ｙ−ｆｓｉｎθ）”＋（ｆｃｏｓの
１＝ｍλ＋ｆ　　・（１）ただし、上式において、 （１）式を用いて作製したＦＧＣ，４ａ、４ｂ、４ｃＫ
よって、光導波路層１０を伝播してきた光波はＦＧＣ４
ａ、４ｂ、４ｃ上方の元ディスク３０上およびその近傍
に光スボッ）５０ａ、５０ｂ、５０ｃを形成する。この
時、光スボッ）５０ａ、５０ｂ５０ｃは、光ディスクの
面法線に沿って互いに１０μｍ〜数１０μｍ程度ずつ離
ｎており、光スポット５０ａと５００の中点に光スポッ
ト５０ｂが存在する状態になっている〇 一方、光導波路層２０上には、光スポット５０ａ、５０
ｂ、５０ｃについて、ＦＧＣ４ａ、４’ｂ。

４ｃと対称な位置にそｎ４ｅｎＦ　Ｇ　Ｃ４ａ、　　４
　ｂ　。

４Ｃと同様の形状をもつＦＧＣ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ
が設けられており、Ｆ’ＧＣ４ａから出射し次光ビーム
の光ディスク６０からの反射光をＴＧＣ１４ａで光導波
路層２０内に導き同様ＫＦＧＣ４ｂ。

４Ｃから出射した元ビームをそｎぞｆｌＦ’Ｇｃ１４ｂ
、１４ｃで光導波路層２０内に導く。光導波路層２０内
を伝播する反射光波は、薄膜プリズム１３ａ、１５ｃ、
薄膜レンズ１２ａ、　１２ｂ、　１２ａ　を経、　　て
そｎ−ｔ’ｒｔ独立して光検出器１１ａ、１１ｂ、１１
ｃＫ入射する。

ここで（１）式にしたがって形成さｎたＦＧＣｌ　４ａ
、１４ｂ、１４ｃは、ｆ、θで決まる位置から出射する
光と一ムに対しては、効率よく光導波路１内圧導くこと
ができるが光ビームの出射点の位置が数μｍ程度ずｎて
もその入力結合効率は、著しく低化する。し友がって、
本実施例のように、集光光学系のＦＧＣ４・ａ、４ｂ、
４ｃと検出光学系のＦＧＣ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが各
々同様の形状をしている場合は、第２図（参考文献信学
技報ｖ０１゜８４　　Ｎｏ、２５９　ｐｐ、９７−１０
４）Ｋ示すように１各光スポツトの位置（δ＝０μｍ）
ｔ−ピークに光ディスク３０の面法線方向の変位にし九
がい、光ディスク５０で反射しＦＧＣ１４ａ、１４ｂ、
１４ｃＫよって光導波路層２０内を伝播して、各光検出
器に達する光量が減少する。

本実施例では、光スポット５０ａ、Ｓｏｂ、５０ｃが光
デイスク面法線方向に沿って、順に１０μｍ程度ずつず
ｎているので、第４図（Ａ）にしめすように、光検出器
１１ａ、１１ｃの出力ａ、ｃは、光検出器１１′ｂと同
様の変化をしめすが、そのピークの位置が対称にシフト
する。したがって、第４図（ト））にしめすように出力
ａ、ｃの差（ａ−ａ）をとｎは、光スポット５０ｂよに
光ディスク３０の記録面がある場合にゼロとなり、ディ
スクの変位方向にしたがって、正負の値をとるようなフ
ォーカス誤差信号が得らｎる。また、元ディスク５０に
記録さｎ次情報信号は、光検出器１１ｂの出力によって
再生することができる。

第５図および第６図は、そｎぞｎ本発明の他の実施例を
示し念ものである０本実施例では、１ｉ″ＧＣ４１）を
（１）式によって、光波が垂直に立ち上がる（θ＝０°
）ように作製し、反射光を再びＦＧＣ４ｂで光導波路層
１０内に導くことによって、°半導体レーザ１ｂから発
生した光波に関して、集光光学系と検出光学系を、兼用
し、ＦＧＣ１４１）を省略できる。

なお、第５図の実施例では、光スポット５０ｂの反射光
波は光導波路層１０内で入射光波と同一の光路を戻シ、
光路中に設けられた薄膜ビームスプリッタ６０および薄
膜ミラー６１ａで反射さｎ、薄膜レンズ１２ｂ’ｉ経て
、半導体レーザ光源１ａ。

１ｂ、１ｃが取９つけらｎている光導波路層１０の端面
と同一の端面に取りつけらｎた光検出器１１ｂに入射す
る。

また、第６図の実施例では、光スボツ）５０ｔの反射光
は、光導波路層１０内に導びかｎたあと、入射光波と同
一の光路を戻って、半導体レーザ１ｂに入射する。し九
がって、情報信号の再生は、すでに公知の５ｃｏｏｐ効
果を用いて、半導体レーザ光源１１１）背面から出射す
る光ビームの光量変化あるいは、半導体レーザ光源１１
ｔ）の端子間電圧の変化から検出できる。

第７図は、本発明の他の一実施例をしめし次ものである
。半導体レーザ光源１ｂから発生し次光波は、λ開口の
薄膜レンズ２ｄにより光導波路層内で幅広の光波となシ
、ＦＧＣ４ａ、４ｂ、４ｃに同時に入射し、第１図の実
施例と同様光スポット５０ａ、５０ｂ、５０ｃを形成す
る。シ九がって本実施例では、半導体レーザ光源１ｂ、
１ｃ薄膜レンズ２ｂ、２ｃを省略できる。

なお、本実施例では、第６図の実施例と同様ＦＧＣ４１
）によって形成される光スポットｓｏ’ｂの光ディスク
５０からの反射光だけが、ＦＧＣ４ｂによって再度光導
波路層１０を伝播し、半導体レーザ光源１ｂに戻る構成
になっているが、第１図、第５図の実施例同様光検出器
１１’ｂを別に設は友構成も可能である。

なお、以上の実施例において、光スポット５０ｂの光デ
ィスク３０の半径方向の位置ずｎ誤差信号（トラッキン
グ誤差信号）は、光検出器１１１）を先導波路層をはさ
む面に垂直な方向の分割線をもつ２分割光検出器とし、
２領域の出力の差から１ツシエプル法で検出することが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によｎは、光導波路層とＦＧＣＫよる光学的情報
読取装置のフォーカス誤差信号検出を容易におこなうこ
とができるので、超小型光学的情報読取装置の実用化に
大きな効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す平面図、第２図は、
第１図の正面図、第６図はＦＧＣの特性を示す模式図、
第４図は、本発明における焦点位　、置誤差信号の検出
原理を示す模式図、第５図、第６図、第７図は、そｎぞ
ｎ本発明の他の実施例を示す平面図、である。 １　ａ、　　１　ｂ、　１　ｃ＝半導体レーザ、　２ａ
、２’ｂ。 ２ｃ、　　１２ａ、　１２ｂ、、　’＋　２ｃ・・・薄
膜レンズ、３ａ。 ５ｃ、　　１５ａ、　　１５ｃ　＝・薄膜プリズム、４
ａ、　　４ｂ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体レーザ光源と、誘電体基板表面に形成された
   第１の光導波路層と、該第１の光導波路層上に設けられ
   前記半導体レーザ光源から発生して、前記第１の光導波
   路層中を伝播する光ビームを前記第１の光導波路層外部
   の光学的情報記録媒体上またはその近傍に光スポットを
   形成させる第１の不等間隔曲線回折格子と、からなる集
   光光学系、および 前記第１の光導波路層と同じ構成をもつ第２の光導波路
   層と、該第２の光導波路層上に設けられ、前記光学的情
   報記録媒体からの反射光ビームを前記第２の光導波路層
   に導く第２の不等間隔曲線回折格子と、前記第２の光導
   波路層中に設けられた光検出器と、からなる検出光学系
   、 により構成される光学系を少なくとも３組備え、前記各
   光学系が、形成する光スポットの位置を互いに異ならせ
   、かつ前記各光学系の各光検出光学系からの出力信号の
   うち、前記各光スポット間の距離が互いにもっとも離れ
   た２組を選び、該２組の前記集光光学系に対応する前記
   検出光学系からの出力信号の差信号をとることにより、
   前記光学的情報記録媒体に対する前記光スポットの焦点
   位置誤差信号を検出することを特徴とした光学的情報読
   取装置。 ２）前記少なくとも３組の光学系のうち、１組の光学系
   の前記第１および第２の光導波路層は同一の光導波路層
   であり、かつ前記第１および第２の不等間隔曲線回折格
   子は同一の不等間隔曲線回折格子であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光学的情報読取装置。 ３）前記少なくとも３組の光学系のうち少なくとも２組
   の光学系の前記光源は、一個の半導体レーザ光源で兼用
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光
   学的情報読取装置。