JPS6288150A - 光デイスク用ピツクアツプ - 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、光ビデオディスクの如き、光学式情報読取再
生装置において用いられる光デイスク用ピックアップに
関するものであり、更に詳しくは、光導波路層を用いた
かかる光デイスク用ピックアップに関するものである。

〔発明の背景〕

光デイスク用ピンクアップの軽徂小型化および作製プロ
セスの簡単化を図るため、光集積ピックアップを実現さ
せることが考えられているか、そのためには、光デイス
クメモリの特長（非接触読み出し）を考え合わせて、導
波光を自由空間の一点に集光させることのできる集光グ
レーティングカソブラ（Ｆ　Ｇ　Ｃ：　Ｆｏｃｕｓｉｎ
ｇ　Ｇｒａｔｉｎｇ　　Ｃｏｕｐｌｅｒ）を用いること
が必要になる。

従来、かかるＦＣＣならびに薄膜導波路をピンクアップ
に用いた例として、電子通信学会技術報告Ｖｏ１．８４
．１１ｋ１２５９（１９８５年）　ＰＰ９７−１０４（
ＯＱＥ８４−１０９）における、裏、栖原らによる“光
デイスクピックアップ用集光グレーティングカップラの
特性゛と題する論文が知られている。

しかし同論文においては、ＦＣＣに関する基本的な検討
が報告されているにとどまり、このＦＣＣと光導波路を
実際にピックアップに使用するに際して必要となる、光
ディスクに記録されている信号の再生方法、およびピッ
クアップとして使用した場合にかかるピックアップを光
ディスクに対して正確に位置決めするのに用いる制御信
号の検出方法などの検討については触れられていなかっ
〔発明の目的〕 本発明の目的は、ＦＣＣならびに薄膜導波路を用いたピ
ックアップであって、光ディスクからの信号再生、およ
びピックアップを光ディスクに対して位置決めするため
の制御信号の検出、を実現すると共に、そのために好都
合な構成をとる光デイスク用ピックアップを提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では、レーザ光源から
導出されるレーザ光を光ディスクへ導くための発光用の
第１の先導波路およびＦＣＣと、光ディスクから反射ま
たは透過してくる光を光検出器へ導くための受光用の第
２の光導波路およびＦＣＣとを重ね合わせて層状に構成
し、該第２の光導波路およびＦＣＣを、光ディスクから
の再生信号と、フォーカス誤差信号、およびトランク誤
差信号等を検出できるように配置した。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明する。

第１図は、本発明の一実施例としてのピンクアップを示
した側面図、第２図（Ａ）は第１図における第１の先導
波路３の平面図、第２図（Ｂ）は第１図における第２の
光導波路５と信号検出系を示した平面図、である。

これらの図において、１は半導体レーザ、１ａは該レー
ザにおけるレーザ光を発光する活性層、２は光検出器、
２ａは光検出器２における受光部、３は第１の光導波路
、４は光導波路３の下層に設けた基板、５は基Ｆｉ、４
の下層に設けた第２の光導波路、６は光導波路５の下層
に設けた基板、７は先導波Ｂ３上に設けられたＦＣＣ１
８（８ａ、　　８ｂ）および１７　（１７ａ、１７ｂ）
は光導波路５上に設けられたＦＣＣ，１Ｂは光導波路３
内に設けられた導波路レンズ、１９　　（１９ａ、１９
ｂ）および２０は先導波路５内に設けられた導波路レン
ズ、また２５はこれらの各部分より構成されるピックア
ップ全体を示したものである。

次に、このピックアップ２５の光学的動作を説明する。

第１図において、半導体レーザ１から発生した光９は、
第１の光導波路３内を伝播し、導波路レンズ１８によっ
て平行光となってＦＧＣ７に達する。このＦＣＣは不等
間隔の曲線状回折格子であり、先導波路中を伝播する光
波を光導波路外に射出し、光導波路外の特定の一点に集
光させる機能と、これとは逆に、光導波路外の特定の一
点から射出する光ビームを光導波路内へ導く機能をもつ
。先導波路内を伝播している光ビームを、ＦＣＣの中心
から距離Ｆだけ離れた光導波路外の一点に、角度θで集
光させるためには、ＦＣＣの形状を、次の（１）式を満
たすように定めればよい。

Ｎ−Ｙ　＋　　Ｘ”＋（’Ｉ−Ｆ−ｓｉｎθ）２＋　（
ｆ−ｃｏｓθ）２−ｍλ十Ｆ　　　　　　　　　　　　
　・・・・・・（１）ここに、 Ｎ　；光導波路の実効屈折率 θ　：収束球面波の出射角 ｍ：ＦＧｃの中心からｍ番目の格子であることを示すパ
ラメータ λ　：光の波長 ｘ、ｙ：第１図、第２図に示された如き直角座標 このように上記（１）式により作製した第１０ＦＧＣ７
によって、光導波路３を伝播してきた光９は、ＦＧＣ７
上方の光ディスク（図示せず）上の一点Ｐに集光される
。

次に点Ｐに集光した光は反射され（矢印１０）、ＦＣＣ
７部で、一部は再び先導波路３内へ戻り（矢印１１）、
一部は基Ｆｉ４へ透過（矢印１２）し、また残りは反射
（矢印１３）する。

この透過光１２に対して、本発明では第２０ＦＧＣ８（
８ａ、８ｂ）および１７　（１７ａ、１７ｂ）が、第２
の光導波路５上に設けである。ＦＣＣ８（８ａ、８ｂ）
、１７　　（１７ａ、１７ｂ）は、透過光１２に対して
上記（１）式を満足する形状で構成されているため、透
過光１２の一部は第２の光導波路５へ入射（矢印１４）
し、＝一部は基板６へ透過（矢印１５）し、さらに残り
は反射（矢印１６）する。

この第２の先導波路５内へ入射した光１４は、導波路レ
ンズ１９．２０により光検出器２へ集光される。この光
検出器２へ集光される光ディスクからの反射光１４には
、光ディスクに記録されている情報の再生信号、および
ピックアップ２５を正確に位置決めするのに必要なサー
ボ信号などが含まれており、次にこれらの信号の検出方
法を説明する。

第２図は、先にも述べたように、第１図に示したピック
アップ２５の平面図であり、（Ａ）は第１の先導波路３
．　　（Ｂ）は第２の光導波路と信号検出系を示した平
面図である。

以下、第３図乃至第５図を併せ参照してフォーカス誤差
信号の検出原理を説明する。

但し、第３図は光ディスクのフォーカス方向における変
位状況を示す説明図、第４図は光ディスクのフォーカス
方向変位とＦＧＣの入力結合効率との関係を示す特性図
、第５図は第２図（Ｂ）における検出系の各部信号の波
形図、である・これらの図において、第１図におけるの
と同一番号を付したものは同一部分である。また、２１
は光ディスクである。

さて、上記（１）式にしたがって形成されたＦＧＣ７，
８（８ａ、８ｂ）、１７（１７ａ、１７ｂ）は、Ｆ、θ
で決まる成る特定位置より出射する光ビームに対しては
これを効率良く先導波路３．５内に導くことができるが
、光ビームの出射位置がフォーカス方向において数μｍ
程度ずれると、その入力結合効率は第４図（参考文献、
電子通信学会技術報告Ｖｏ１．８４．　ｆ’ｈ２５９．
　ＰＰ９７　１０４）に示すように著しく低下する。

但し第４図において、ＬｙはＦＧＣの開口長、θは光ビ
ームの出射角を示す。

したがって第３図に示すように、ＦＧＣ７から光ディス
ク２１に光ビームが集光されたとき、光デイスク２１面
が、中心のＨの位置から距離（＋［）ずれた■の位置、
または距離（−ｆ）ずれた■の位置に移動すると、焦点
ずれ、すなわちフォーカス誤差を生じ、反射光のビーム
径に大小を発生する。

したがって、本実施例ではこの性質を利用し、光ディス
ク２１の各位置１．　　ｆｆ、　　ｌＩｆに対応したＦ
ＣＣＩ７，７．８を設け、第５図（Ａ）に示すように、
光ディスク２１のフォーカス方向変位「に対して、適当
な間隔で、検出光景がピーク値をもつように構成した。

このようにすれば、第５図（Ｂ）に示すように、ＦＧＣ
８と１７の検出光量の差からフォーカス誤差信号を検出
することができる。

次に、第６図および第７図を第２図と併せ参照すること
により、トラック誤差信号の検出原理につき説明する。

但し第６図は、光ビームのビットに対する照射状況の説
明図、第７図は第２図ＣＢ）に示す検出系の各部信号の
波形図である。

これらの図において、２１は光ディスク、２２は光デイ
スク２１上のビット　（または溝）、２３はＦＧＣ７よ
り光デイスク２１上に集光される光ビーム、２４は、光
ビーム２３がビット（マタハ溝）２４部で反射する際に
生じる回折光、である。

さて、第６図に示すように、ＦＧＣ７より集光される光
ビーム２３が、光ディスク２１のビット（または溝）２
２に照射されたとき、（Ａ）に示すように、トラック方
向のずれがない場合には、回折光２４ａ、２４ｂが左右
均等に生ずる。しかしくＢ）に示すように、光ビーム２
３に対してピ・７ト（または溝）２２が、トランク方向
に距離りだけずれた場合には、回折光２４ａと２４ｂに
違いが生じる。

したがって、第２図（Ｂ）に示すように、光軸中心に対
して左右に分割した光検出器２を用いて、これらの回折
光２４ａ、２４ｂを検出すると、第７図（Ａ）に示すよ
うにトラック方向の変位りに沿って、２つのピーク出力
ＩＶ、　　Ｖが得られる。このようにすれば、第７図（
Ｂ）に示すように、ＦＣＣＢ、１７にて集光し、左右に
分割して設けた光検出器２により検出した光量の差から
、トラ、。

り誤差信号を検出することができる。

以上説明した如きフォーカス誤差信号およびトラック誤
差信号の検出原理を用いた、光ピックアップの構成例が
第２図に示されているわけである。

そこで第２図について、改めて若干の説明を付加する。

この第２図の（Ａ）に示すように、７はレーザ１から出
射された光をディスクへ集光するためのＦＣＣであり、
８および１７はディスクからの反射光を受光するための
ＦＣＣである。

また、ＦＣＣ８，１７は、それぞれが８ａ、８ｂおよび
１７ａ、１７ｂのように、トラック誤差信号検出のため
に、左右に分割して配置されている。

さらに、ＦＣＣ８，１１は、フォーカス誤差信号検出の
ために、異なる寸法、形状をなしている。

このようにＦＣＣを配置し、各ＦＧＣに対応して光検出
器２を設けたことにより、本実施例では、以下のように
各ＦＧＣの検出信号を差引き、または加えることにより
、各信号を検出することができる。

フォーカス誤差信号＝　（８ａ　＋　８ｂ）　　（１７
ａ　＋　１７ｂ）・・・・・・（２） トランク誤差信号−（８ａ　＋　１７ａ）　　（８ｂ　
＋　１７ｂ）・・・・・・（３） 再生信号−８ａ　＋　８ｂ　＋　１７ａ　＋　１７ｂ・
・・・・・（４） また、本実施例において、再生信号の検出については上
記（４）式によらず、光ディスク２１からＦＣＣ７によ
って光導波路３へ入射する戻り光１１を用いてもよい。

その場合、再生信号の検出には、戻り光１１がレーザ１
へ逆戻りした際に、レーザ１の出力が変化する自己カッ
プリング効果を利用する方法などが有効である。

次に、第８図は第１図の変形実施例を示した側面図であ
る。

第８図において、第１図におけるのと同一番号を付した
ものは同一部分である。第１図の実施例においては、受
光用の第２のＦＣＣ８，１７および先導波路５．光検出
器２を、ＦＣＣ７からの透過光１２を利用するために下
側へ配置していたが、本実施例では、ＦＣＣ７における
反射光１３を利用するために、これらの受光部を上側に
配置している。

動作、および効果等についは、先に説明した第１図のそ
れと同等であり、必要に応じてこれらを使い分けること
も、また組合わせて使うこともできる。

このように、本発明では発光用の第１の光導波路３およ
びＦＣＣ７とは別に、ＦＣＣからの透過光または反射光
を受光するように、第２のＦＣＣＢ、１７、および光４
波路５を、第１のＦＣＣ７および光導波路３に対して層
状に設けることにより、フォーカス、トラックの各誤差
信号、および再生信号の検出を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、本発明によれば光導波路
とＦＣＣを用いた光デイスク用ピックアップに関し、光
ディスクからの再生信号、およびピックアップを位置決
めするためにフォーカスおよびトラッキング誤差信号を
検出することができ、小形、軽量なピックアップとして
の光デイスク用ピックアップの実用化に大いに役立つと
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての光デイスク用ピック
アップを示す側面図、第２図（Ａ）は第１図における第
１の光導波路の平面図、第２図（Ｂ）は第１図における
第２の光導波路と信号検出系の平面図、第３図は光ディ
スクのフォーカス方向における変位状況を示す説明図、
第４図は光ディスクのフォーカス方向変位とＦＣＣの入
力結合効率との関係を示す特性図、第５図は第２図（Ｂ
）における検出系の各部信号の波形図、第６図は光ビー
ムのピントに対する照射状況の説明図、第７図は第２図
（Ｂ）に示す検出系の各部信号の波形図、第８図は第１
図に示した実施例の変形例を示す側面図、である。 符号の説明 ■・・・半導体レーザ、２・・・光検出器、３．５・・
・光導波路、７，８．１７・・・ＦＧＣ１２１・・・光
ディスク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）レーザ光源から発光されるレーザ光を第１の光導波
   路を介して第１の集光グレーティングカップラへ導き、
   それによってディスク面上の一点に光スポットとして集
   光させ、また該ディスク面上の一点からの発散光を第２
   の集光グレーティングカップラを介して集光した後、第
   ２の光導波路を介して光検出器まで導くようにした光ピ
   ックアップにおいて、前記第１の光導波路と第２の光導
   波路とを層状に重ねて配置したことを特徴とする光ディ
   スク用ピックアップ。