JP2592710B2 - 光情報記憶装置および光ヘッド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光情報記憶装置に係り、特にシリコン基板上
に光検出基を含む光学要素を集積化したピックアップ
を、光磁気ディスクに応用した光情報記憶装置のおよび
光ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

近年、光磁気ディスクを内蔵した光情報記憶装置に
は、より一層の小型軽量化と、データの記録・読み出し
に対する信頼性のより一層の向上が要求されいる。

光情報記憶装置を小型軽量にするための１つの手段と
して、光学系の構成の簡素化を図ることが行われてい
る。すなわち、従来の光情報記憶装置においては、Jour
mal of lightwave technolgy,Vol.6,No.6,Jnne1988Focu
sing Grating Coupl−ers for Polarization Detection
Shogo Ura,etalで論じられているように、導波路上にT
E用グレーティングカップラとTM用グレーティングカッ
プラとが設けられ、これら２つのグレーティングカップ
ラを用いて、光磁気ディスクからの反射光のうち、直交
する２方向の偏光成分を独立に検出して光磁気情報を読
み出すようにしている。

また、データの記録・読み出しに対する信頼性を高め
るために、レーザ光源の波動変動に起因する光学的特性
の劣化を防止することが考えられている。すなわち、石
丸 外３名「光磁気ディスク検出光学系の光集積回路
化」，電子情報通信学会,OQE88−105 1988年12月19日
号で論じられているように、グレーティングビームスプ
リッタを利用して、許容波長変動幅を拡大させ、同時に
フォーカシングエラー信号も検出するようにすることで
ある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来技術では、光検出器が導波路
基板（シリコン基板）上に貼り付けられているので、光
検出器と導波路の位置合わせが難しく、生産性低下の原
因となっている。また、光磁気ディスクからの反射光を
空気中から（あるいは平行平板ガラスを介して）導波路
内に結合する構成であるため、グレーティングカップラ
の格子ピッチが細かくなり、グレーティングカップラの
製造が難しくなって、この点においても生産性低下の原
因となっている。

また、導波路内の導波光伝播方向が光磁気ディスクに
対して大きく傾いているため、導波路基板を光磁気ディ
スクに対して傾けて設置しなければならず、ピックアッ
プ全体の高さが高くなってしまうという問題がある。

なお、レーザ光源からのレーザ光の波長は常に変動し
ているが、この変動幅が大きくなるとグレーティングカ
ップラから光検出器へ光が到達しなくなる。すなわち、
グレーティングカップラは光源の波長変動に対して弱い
という欠点があるが、上記従来技術では、この欠点を解
決するための具体的手段が開示されていない。

本発明の目的は、導波路基板の生産性が低下したり、
ピックアップ全体の高さが高くなったりすることなく、
装置全体のより一層の小型軽量化とデータの信頼性向上
が図れる光情報記憶装置および光ヘッドを提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、光磁気ディス
クと、該光磁気ディスク面に略平行にレーザ光を照射す
るレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光の進行方
向を前記光磁気ディスク面に垂直な方向に変化させ、か
つレーザ光を回転中の光磁気ディスク面に集光させるレ
ンズ系と、前記光磁気ディスク面からの反射光を検出す
る光検出器と、該光検出器からの信号に基づいて、前記
レンズ系の駆動部にトラッキングとフォーカシングの制
御信号を出力するとともに、前記光磁気ディスクとの間
で情報のやりとりを行う信号処理部と、を備えた光情報
記憶装置において、 前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対し
て傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光を
光磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるとともに、
光磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折させ
る回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反
射光をグレーティングカップラで取り込んで、その反射
光を導波路を介して前記光検出器に導く導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他
側端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前
記回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接し
て固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴と
している。

また、本発明は、上記構成の光情報記憶装置におい
て、前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対
して傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光
を光磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるととも
に、光磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折
させる回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反
射光を取り込むグレーティングカップラと前記光検出器
とが一体的に形成され、グレーティングカップラと光検
出器が導波路で接続された導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他
側端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前
記回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接し
て固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴と
している。

また、本発明は、上記構成の光情報記憶装置において
前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対して
傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光を光
磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるとともに、光
磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折させる
回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反
射光を取り込むグレーティングカップラと前記光検出器
とが一体的に形成され、グレーティングカップラと光検
出器が導波路で、光検出器と信号処理部が配線でそれぞ
れ接続された導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他
側端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前
記回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接し
て固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴と
している。

さらに、本発明は、上記構成の光情報記憶装置におい
て、前記光磁気ディスクの下方に設けられ、中心軸に対
して一側端面は略直角に他側端面は傾斜して形成され、
かつ他側端面の傾斜面には回折格子を有し、その回折格
子によって、一側端面より入射する前記レーザ光源から
のレーザ光を光磁気ディスク面に垂直な方向に回折させ
るとともに、光磁気ディスク面からの反射光を所定の方
向へ回折させる角柱状のガラスブロックと、 前記ガラスブロックの側面に密接して固定され、前記
回折格子で回折された前記光ディスクからの反射光をグ
レーティングカップラで取り込んで、その反射光を導波
路を介して前記光検出器に導く導波路基板と、を備えた
ことを特徴としている。

また、本発明の光ヘッドは、箱型のハウジング内に、
レーザ光源、コリメートレンズ、角柱状のガラスブロッ
クが一直線上に固定され、前記ガラスブロックの端面に
回折格子が、側面に導波路基板がそれぞれ密着され、か
つ前記ガラスブロックの上方に集光レンズが取り付けら
れたものである。

さらにまた、本発明の光ヘッドは、箱型のハウジング
内に、角柱状のガラスブロックが固定され、該ガラスブ
ロックの端面に回折格子が、側面に導波路基板がそれぞ
れ密着され、かつ前記ガラスブロックの上方に集光レン
ズが取り付けられたものである。

〔作用〕

上記構成によれば、ガラスブロックの側面と端面にそ
れぞれ導波路基板と回折格子を密接して固定したので、
回折格子が回折された光磁気ディスクからの反射光を、
ガラスブロックから直接グレーティングカップラに入射
させることができ、その入射光の光軸と導波路平面との
角度を小さくすることができるとともに、導波路の等価
屈折率とガラスブロックの屈折率との差を小さくするこ
とができる。そして、このような条件のとき、西原「光
集積回路」,1985年，オーム社，第89頁の第（4.71）式
に示されているように、グレーティングカップラの格子
ピッチを大きくすることが可能となる。

また、上記構成によれば、光磁気ディスクに照射され
るレーザ光には回折格子で回折された０次回折光が用い
られ、、グレーティングカップラへの入射光には回折格
子で回折された１次回折光が用いられる。これにより、
導波路平面の設置方向を適切に選択することができ、導
波光の伝播方向を光磁気ディスクの平行にすることがで
きる。その結果、ピックアップ全体の高さを低くして、
ピックアップの小型化・軽量化の達成が可能となる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に従って説明する。

（第１実施例） 第１図〜第４図は本発明の第１実施例を示している。
第１図において、ベース63には、光磁気ディスク71を駆
動するモータ70、磁気回路62、レール61が固定されてい
る。レール61上にはガイド機構60を有する箱型のハウジ
ング50が載置され、ハウジング50はレール61に沿って自
動自在となっている。またハウジング50の両側にはアー
ム53a,53bが取り付けられている。アーム53a,53bはハウ
ジング50の中心軸に対して左右対称な形状をしている
が、図ではアーム53bの一部のみが示されている。また
アーム53b側にも磁気回路62が設けられているが、図で
は省略されている。アーム53aにはコイル54が取り付け
られ、このコイル54は磁気回路62が発生する磁界中に置
かれている。そして、コイル54と磁気回路62で構成する
リニアアクチュエータを駆動することにより、ハウジン
グ50がレール61上を往復移動するようになっている。

ハウジング50内には、レーザ光源23、位置決め部材52
により位置決めされたコリメートレンズホルダ21b、お
よび位置決め部材51により位置決めされたガラスブロッ
ク10がそれぞれ固定され、これらは一直線上に配置され
ている。そして、コリメートレンズホルダ21bにはコリ
メートレンズ21aが内蔵されている。ここで、コリメー
トレンズホルダ21bを用いずに、位置決め部材52で直接
コリメートレンズ21aを固定するようにしてもよい。ま
たガラスブロック10は４角柱状をしており、その一端面
が斜めに切断されて、その切断面に回折格子12が密接し
て設けられている。さらに、ガラスブロック10の上方に
は集光レンズ20が配設され、この集光レンズ20を駆動す
るためのレンズアクチュエータ24がハウジング50の上部
に取り付けられている。なお、ハウジング50とレンズア
クチュエータ24は、内部構成を詳しく示すために部分的
に破断されて描かれている。

ガラスブロック10の側面には、光検出器６が形成され
た導波路基板１と密接して設けられ、この導波路基板１
は配線55を介してサーボユニット100とリードライドユ
ニット101に接続されている。光検出器６は基板材料と
してシリコン、ガリウム砒素等の半導体で構成されてい
る。また、基板材料としてガラスや誘電体を用いて、光
検出器６を基板上に接着固定してもよい。

サーボユニット100とリードライトユニット101は、共
にシステムコントローラ102に接続されている。システ
ムコントローラ102には、配線104と、インターフェース
103を介して配線105とがそれぞれ接続されている。さら
に、サーボユニット100は、コータ70とレンズアクチュ
エータ24およびコイル54にそれぞれ接続されている（サ
ーボユニット100とレンズアクチュエータ24との接続関
係およびサーボユニット100とコイル54との接続関係は
図では省略してある）。

サーボユニット100は、モータ70を駆動したり、光検
出器６からの信号に基づきフォーカシングエラー信号や
トラッキングエラー信号を抽出したりする。また、サー
ボユニット100は、抽出した信号に応じて、レンズアク
チュエータ24やコイル54を駆動し、常にレンズ20からで
た光が光磁気ディスク71面上に焦点を形成し、また、シ
ステムコントローラ102の命令に応じた所定のトラック
を正しく追従するように、サーボをかけることができ
る。

レンズアクチュエータ24は光磁気ディスク71面に対し
て集光レンズ20を垂直方向に移動させることができ、こ
れにより焦点合わせを行う。また、レンズアクチュエー
タ24として集光レンズ20を光磁気ディスク71の半径方向
にも駆動できるものを用いると、コイル54と磁気回路62
によるリニアアクチュエータと、レンズアクチュエータ
24との２つを用いてトラッキング制御を行うことができ
るので、トラッキング追随精度が向上する。

リードライトユニット101は、光検出器６からの信号
を処理して光磁気信号を抽出し、これをシステムコント
ローラ102に転送する。そして、さらにインターフェー
ス103と信号線105を介して外部の機器にその信号を送信
する。

信号線105を通じて外部の機器から送信されてきた信
号は、インターフェース103、システムコトローラ102を
介してリードライトユニット101に送られ、この信号を
もとにレーザ光源23の光量の変調を行う。図には示され
ていないが、レーザ光が集光する光磁気ディスク71上の
焦点位置近傍には永久磁石あるいは電磁石が設置されて
おり、これらの磁石により磁界が印加され、この磁界と
光量の変化からデータを光磁気ディスク71面上に記録す
る。

また、信号線105を通じて外部の機器から送信されて
きた信号は、光磁気ディスク71の上の焦点位置近傍に磁
界を印加する電磁石を駆動して、焦点に於ける磁界強度
を変調する。この磁界の変化とレーザ光源23からの光の
照射によりデータを光磁気ディスク71面上に記録する。

さらに、配線104からは電源が供給され、各々の機器
に必要な電力を供給する。

次に本実施例の光情報記憶装置における光学系の動作
について説明する。第２図は第１図に示した光情報記憶
装置の光学系の詳細図である。図において、レーザ光源
23から射出されたレーザ光80は、コリメートレンズホル
ダ21b内のコリメートレンズ21aにより平行光81とされ、
この平行光81はガラスブロック10に入射し、光磁気ディ
スク71面とのなす角度が45度程度に設定された、ガラス
ブロック10の斜面にある回折格子12により回折される。
回折光のうち０次回折光82（反射光）は集光レンズ20を
通過して光磁気ディスク71面上に焦点を形成する。そし
て、光磁気ディスク71面からの反射光は、集光レンズ20
により略平行光83とされ、ガラスブロック10に入射し、
回折格子12により回折される。回折された光のうち１次
回折光84は、導波路基板１に設けられたグレーティング
カップラ８により導破路を伝播する導破光85となる。こ
の導破光85は、導破路レンズ９により集光されて導破光
86とされた後、光検出器６に入射する。

光磁気ディスク71面に対する回折格子12の傾斜角を45
度程度に設定することにより、導波光85,86の光軸を光
磁気ディスク71と平行とできる。これにより、導波路基
板１の長手方向を光磁気ディスクと平行とすることがで
き、導波路基板１の高さを減少させることができる。ま
た、上記のように回折格子12の傾斜角を45度程度に設定
することにより、平行光81の光軸を光磁気ディスク71と
平行とすることができる。これにより、レーザ光源23や
コリメートレンズホルダ21bに要する高さを減少させる
ことができる。結果的に、第１図に於けるハウジング50
の高さを減少させることができ、ピックアップの小型
化、軽量化、低電力化および耐震性の向上を図ることが
可能となる。なお、光磁気ディスク71面に対する回折格
子12の傾斜角は30度から60度の範囲のときに、ハウジン
グ50の高さを減少させることが可能である。

第３図は、第２図に示した光学系をレーザ光源23を含
む水平面で切断し、その切断面を光磁気ディスク71側か
ら見たものである。第３図において、回折格子12のガラ
スブロック10側の表面は、断面形状で三角波形状に形成
されている。そして、この三角波形状の表面にはアルミ
等の金属の薄膜11が付着され、回折格子12は薄膜11と共
に接着剤5bによりガラスブロック10に固定されている。
なお、金属で形成された回折格子を用いれば、薄膜11を
付着させる必要はない。また、回折格子12の表面を断面
形状で矩形波形状に形成してもよいが、ブレーズ化した
ものを用いることにより、不要な回折光の出現を防止
し、光の利用効率を向上させることができる。

第３図においては、導波路基板１として、基板1aに半
導体を用い、光検出器６を基板1aに作りつけたものを示
してある。半導体としてシリコンを用いた場合について
考える。シリコンの上には絶縁膜２が形成されている。
この絶縁膜２はシリコンの熱酸化により形成した酸化珪
素を用いるか、スパッタ、CVD、蒸着、スピンコートに
よるSOG（Spin on Glass;液状ガラスで、スピンコート
により膜を形成し、後に加熱焼成するもの）、その他の
技術で形成した薄膜のガラス（あるいは誘電体）でも良
い。一般に基板1aの上の薄膜は、熱酸化を含め、上記の
ような技術を用いて形成する。絶縁膜２の上には導破層
３が形成されている。導波層３にはグレーティングカッ
プラ８、導波路レンズ９が形成されている。導波層３の
上には保護膜４が形成されている。導波路基板１は接着
剤5aを用いてガラスブロック10に固定されている。

グレーティングカップラ８で導波光となった光は導波
路レンズ９を通過する。光検出器６が形成された領域で
は絶縁膜２の厚みが薄く、あるいは無くなっており、こ
こで導波光は光検出器６に入射して信号が検出される。
検出信号は配線７を通じて外部に伝えられる。この光検
出器６の構造は、Journal of lightwave technology,Vo
l.LT−4,No7,July1986An Integrated−Optic Disk Picu
p Device,Shogo Ura et al、第915ページの第５図に詳
しく示されており、これは公知の技術である。

レーザ光源23から射出するレーザ光80の波長に変動が
生じた際、グレーティングカップラ８で光が結合する際
の結合角度に変動が生じる。このため、回折格子12を用
い、回折格子12の回折角度の波長分散を利用し、波長の
変動に応じてグレーティングカップラ８に入射する光の
角度を調整するように回折格子12のピック、グレーティ
ングカップラ８のピッチを選択する。この様にすること
で、波長変動が生じても、常に高い光学性能を維持でき
る。

保護膜４は、導波路の保護と、ガラスブロック10が存
在しない部分（ガラスブロック10と接していない部分）
で、導波路の等価屈折率が急激に変化し、光の拡散が生
じることを防止している。本実施例に要求される光学性
能に応じては、保護膜４は省略することもできる。

保護膜４に接着性のものを用いると、その保護膜４を
用いてガラスブロック10と導波路基板１とを固定するこ
ともできる。これにより、接着剤5aを省略して、構成の
単純化を図ることができる。

コリメートレンズホルダ21bあるいはコリメートレン
ズ21aを、ガラスブロック10に接着固定することもでき
る。この様な構成にすれば、さらに部品間の保持が強固
になり、長期にわたる信頼性の向上を図ることができ
る。特にこの様な場合には、コリメートレンズホルダ21
bを省略し、レンズとしてフルネルレンズ、ゾーンプレ
ート、ホログラム等の平面レンズを用いることができ、
光学系をより一層単純化、小型化することが可能であ
る。

次に第４図を用いて、第３図に於ける導波層３に設け
られたグレーティングカップラ８、等波路レンズ９、お
よび電気処理回路について説明する。第４図は第３図に
おける導波路基板１を接着剤5aの部分で剥し、ガラスブ
ロックのある側から見たものである。

導波路基板１に形成されたグレーティングカップラ８
は、第４図に示すように、グレーティングカップラ8a〜
8e（グレーティングカップラ8a〜8eを総称する際には、
グレーティングカップラ８と称する）に分割されてい
る。そして、互い違いにTEモード用グレーティングカッ
プラと、TMモード用グレーティングカップラとが並べら
れている。すなわち、グレーティングカップラ8a,8c,8e
がTEモード用であり、グレーティングカップラ8b,8dがT
Mモード用である。あるいは逆にグレーティングカップ
ラ8a,8c,8eがTMモード用で、グレーティングカップラ8
b,8dがTEモード用でもよい。第４図においては、グレー
ティングカップラ８は直線格子であり、TEモード用とTM
モード用で、格子ピッチが若干異なっている。

グレーティングカップラ８を直線格子とすることで、
結合（入射光90のような導波路外部を伝播する光を、導
波度内部を伝播する光に変換すること）時の結合角度誤
差許容範囲を拡大することができる。

グレーティングカップラ８に入射する光は、入射光90
のように斜めに変形された楕円（あるいは円）になる。
これは、第２図におけるガラスブロック10の回折面が光
磁気ディスク71に対して45度程度傾き、さらに反射面が
導波路基板１に対して直角になっていることに起因す
る。このため、グレーティングカップラ８の外形は、入
射90の形状に合わせ、適当な平行四辺形、あるいは斜め
に変形された楕円、あるいはその他の形状とすることが
できる。

グレーティングカップラ８で結合した光は、各々のグ
レーティングカップラの領域により、導波光91a〜91eと
なる。各々の導波光91a〜91eは、導波路レンズ9a〜9jに
入射する。本実施例において、導波路レンズ９（導波路
レンズ9a〜9jを総称する際には、導波路レンズ９と称す
る）は、モードインデックスレンズ（導波路の上に、適
当な形状の層を装荷し、装荷部分の等価屈折率の変化を
利用してレンズ効果を発生させるレンズ）として描かれ
ている。

また、導波光91a〜91eは、導波路レンズ9a〜9eを透過
した後に、導波路レンズ9f〜9jを透過して、導波光91f
〜91jになる。導波路レンズ9f〜9jは省略しても良い
が、２枚構成のレンズとすることで、焦点距離の短いレ
ンズを構成し、導波路基板１の長さを短くすることがで
きる。また、各々の導波光が３つ以上の導波路レンズを
透過するようにすれば、さらに導波路基板１の長さを短
くすることが可能である。

導波光91f〜91jは、光検出器6a〜6g（光検出器6a〜6g
を総称する際には、光検出器６と称する）に入射する。

第１図において、レーザ光源23からの光が光磁気ディ
スク71面上に正しく集光されている場合は、第４図の入
射光90は平行光であり、グレーティングカップラ８に直
線格子を用いたとき、導波光91a〜91eも平行光となる。
導波光91fは光検出器6aと6bの分割線近傍に入射し、導
波光91jは光検出器6fと6gの分割線近傍に入射する。レ
ーザ光源23からの光が光磁気ディスク71面上に正しく集
光されていない場合は、導波光91fが光検出器6aと6bに
入射する位置が変化し、光検出器6aと6bとの出力に差が
生じる。同時に、導波光91jが光検出器6fと6gに入射す
る位置も変化し、光検出器6fと6gとの出力に差が生じ
る。このため、光検出器6a,6b,6f,6gの出力をプリアン
プ30a,30b,30f,30gで処理した後、減算器31a,31b及び加
算器31cで処理することにより、出力線32aにフォーカシ
ングエラー信号が得られる。

導波光91g,91iは光検出器6c及び6eに入射する。後に
詳しく述べるが、グレーティングカップラ8b,8dはトラ
ッキングに誤差が生じた際に光量変化が生じる領域に設
けられている。このため、トラッキング誤差が生じると
光検出器6c及び6eからの出力が変化する。そして、それ
ぞれの出力をプリアンプ30c,30eで処理した後、減算器3
1dで処理することにより、出力線32b上にトラッキング
エラー信号を得ることができる。

光検出器6a,6b,6d,6f,6gと、光検出器6c,6eとは別の
偏光の光を検出しているので、前者を加算器31eで加算
し、後者を加算器31fで加算して、互いの出力を減算器3
1gで減算すれば、出力線32c上に光磁気信号の読みだし
信号を得ることが出来る。

光磁気信号の検出を効果的に行うため、レーザ光源23
として、直線偏光を射出できるものを用いる。また、レ
ーザ光源23からのレーザ光80の偏光方向は、第２図にお
いて、０次回折光82と45度の角度をなすように選択する
と良い。但し、偏光方向については、第４図における出
力線32c上で光磁気信号の読みだし信号のオフセット、
感度等を最適化するため、前述の０次回折光と45度の角
度をなす偏光方向から、若干の調整を行うと良い。

グレーティングカップラ８は、曲線状の格子を有する
フォーカシンググレーティングカップラを用いることが
できる。このようにすることで、導波路レンズ９を廃
し、単純な構成の素子を構成することが可能である。

基板1aに半導体を用いた場合、第４図のプリアンプ30
a〜30g、加算器31c,31e,31f,減算器31a,31b,31d,31g、
および各配線を導波路基板１上に作り付けることができ
る。このような構成にすることで、光検出器６からの信
号を長い配線を介せずにアンプに導入することができ、
ノイズの低い、信頼性の高い信号を得ることができる。

本実施例によれば、ピックアップ光学系を簡略化し
て、ハウジング50の高さを小さくし、ハウジング50をき
わめて小型で軽量なものにすることができるので、必要
なデータに対するアクセス速度を向上させることができ
るほか、可動部の慣性を低減して、外部からの外乱に強
く信頼性の高いデータ記録読みだしが可能となるという
効果がある。

（第２実施例） 第５図は、本発明の第２実施例を示している。本実施
例の特徴は、ベース63に位置決め部材64および65が固定
され、位置決め部材65にはレーザ光源23が、位置決め部
材64にはコリメートレンズ21aを内蔵したコリメートレ
ンズホルダ21bが取り付けられ、さらにハウジング50の
側面に窓56が設けられていることである。この場合にも
位置決め部材64にコリメートレンズ21aを直接取り付け
るようにしてもよい。

このような構成によれば、レーザ光源23から射出した
光は、コリメートレンズホルダ21bに内蔵されたコリメ
ートレンズ21aにより平行光にされ、ハウジング50に設
けられた窓56を通過してガラスブロック10に至る。ここ
を通過した光はレンズアクチュエータ24により保持され
る集光レンズ20を通過し、光磁気ディスク71の上に焦点
を形成する。そして、光磁気ディスク71からの反射光
は、集光レンズ20、ガラスブロック10、導波路基板１に
設けられたグレーティングカップラ、導波路レンズを通
過し、光検出器６に入射する。ここで所定の信号を得る
ことができる。

本実施例によれば、レーザ光源23及びコリメートレン
ズホルダ21b、及びコリメートレンズ21aを、可動部分で
あるハウジング50から取り外し、非可動部のベース63に
取り付けることができるので、可動部分のハウジング50
を小型、軽量にすることができ、必要な情報へのアクセ
ス速度の向上、耐震性の向上、消費電力の低減を図るこ
とができる。

（第３実施例） 第６図から第９図は本発明の第３実施例を示してい
る。第６図は本実施例の光情報記憶装置の光学系の詳細
を示している。図に示すように、ガラスブロック10の下
面には導波路基板１が密接して固定されている。またガ
ラスブロック10の端面に溶接して固定された回折格子に
は、その三角波形状の綾線の向きが導波路基板１の長手
方向と直交するように配置されている。他の構成は第１
実施例に示したものと同じであるので、その詳細な説明
は省略する。

上記構成において、レーザ光源23から放出したレーザ
光80は、コリメートレンズ21aにより平行光81とされ、
その平行光81はガラスブロック10に入射し、回折格子12
に到達する。そして、回折格子12からの０次回折光（反
射光）82が集光レンズ20を通過して、光磁気ディスク面
上に焦点を形成する。光磁気ディスクからの反射光は集
光レンズ20で略平行光83とされ、この略平行光83はガラ
スブロック10に入射し、回折格子12で回折される。そし
て、その１次回折光83はガラスブロック10に固定された
導波路基板１に照射される。

導波路基板１は、第７図に示すように、基板1a上に絶
縁膜２と導波層３が形成されている。また、導波層３に
はグレーティングカップラ121とモードインデックスレ
ンズ120が形成されている。ここに示したグレーティン
グカップラ121とモードインデックスレンズ120は、導波
層３を削り込み形態のものである。また基板１には光検
出器６が形成されている。このように構成された導波路
基板１は、接着剤5aによりガラスブロック10に固定され
ている。この接着剤5aは接着部分以外にも塗布され、保
護膜としての効果も兼ねている。また回折格子12は接着
剤5bによってガラスブロック10に固定されている。

次に第８図を用いて、導波路基板１上の光学要素につ
いての説明をする。第８図は、第７図において、接着剤
5aの部分で導波路基板１とガラスブロック10とを剥し、
導波路基板１をガラスブロック10側から見たものであ
る。

グレーティングカップラ121は、グレーティングカッ
プラ121a〜121c（グレーティングカップラ121a〜121cを
総称する際は、グレーティングカップラ121という）に
分割されている。ここに入射する光90はグレーティング
カップラ121により導波光92a〜92cとなる。この導波光9
2a〜92cは導波路レンズ120a〜120c（導波路レンズ120a
〜120cを総称する際は、導波路120という）により集光
され、導波光93a〜93cとなって、光検出器122a〜122eに
入射する。光検出器122a〜122eの各々からの出力は、プ
リアンプ33a〜33eにより増幅される。

グレーティングカップラ121a〜121cは、隣合うグレー
ティングカップラの結合する偏光方向が互いに異なるよ
うに配置されている。すなわち、グレーティングカップ
ラ121a、121cがTEモード用のグレーティングカップラ
で、グレーティングカップラ121bがTMモード用のグレー
ティングカップラである。または、グレーティングカッ
プラ121a,121cがTMモード用のグレーティングカップラ
で、グレーティングカップラ121bがTEモード用のグレー
ティングカップラとすることもできる。

フォーカシングエラー信号を得る手段は、第４図で述
べた手法と同様である。すなわち、導波光93aは光検出
器122aと122bの分割線付近に入射する。また、導波光93
cは光検出器122dと122eの分割線付近に入射する。各々
の光検出器からの出力を減算器34a、34b、加算器34cで
処理することによりフォーカシングエラー信号を得る。

トラッキングエラー信号を得る方法も、第４図で述べ
た手法に似ている。すなわち、第４図におけるグレーテ
ィングカップラ8bが第８図のグレーティングカップラ12
1aに相当し、第４図に於けるグレーティングカップラ8d
が第８図のグレーティングカップラ121cに相当してい
る。また、第４図の光検出器6cからの出力が、第８図の
光検出器122aと122bの出力の和に相当し、第４図の光検
出器6eからの出力が、第８図の光検出器122dと122eの出
力の和に相当している。以上のことから、光検出器122a
と122bの出力の和から光検出器122dと122eの出力の和を
減ずれば、トラッキングエラー信号を得ることができ
る。

光磁気信号の検出には、TEモード光強度と、TMモード
光強度の差をとれば良いので、光検出器122a,122b,122
d,122eの出力の和から光検出器122cの出力を減ずれば良
い。

ここでは、グレーティングカップラ121を３分割した
手法を例に挙げたが、第４図にみるように、５分割にし
ても良い。同様に、第４図に於て、第８図のような３分
割の手法を用いても良い。

導波光92aおよび92cと、導波光92bとは伝播モードが
異なる。また、導波光93a及び93cと、導波光93bとは伝
播モードが異なる。これら異なるモードの光が混じる
と、クロストークが生じて、得られる信号の品位が劣化
する恐れがある。このため、導波路基板１には導波光分
離部13が設けられている。

第９図を用いて、導波路分離部13について説明する。
第９図は第８図のIX−IX線に沿った断面図である。導波
層3a〜3c（導波層3a〜3cを総称する際は、導波層３とい
う）の各々の間に導波光分離部13（光が伝播できない部
分）が設けられている。これにより導波層３の各々の部
分を伝播する導波光は別の導波層に漏れ込むことが無
い。

本実施例によれば、ピックアップ光学系を簡略化し
て、ピックアップの小型軽量化を達成することができる
ので、必要なデータに対するアクセス速度を向上させる
ことができる他、可動部の慣性を小さくして、信頼性の
高いデータ記録・データ読み出しを行うことができる。

（第４実施例） 第10図および第11図は、本発明の第４実施例を示して
いる。第10図はトラッキング検出の原理を説明してい
る。光磁気ディスク71はディスク円盤71a、保護膜71b、
光磁気記録媒体71cおよびトラック71dからなる。そし
て、トラック71dからの光は、０次回折光87、１次回折
光88、−１次回折光89から構成される。そこで、０次回
折光87と、１次回折光88とが重なりあった部分、および
０次回折光87と、１次回折光88とが重なりあった部分
が、トラッキング情報受光可能範囲110となる。

第11図は、導波路基板１にトラッキング検出用のグレ
ーティングカップラが設置されている模様を示してい
る。すなわち、第11図のグレーティングカップラ115aは
第４図のグレーティングカップラ8bあるいは第８図のグ
レーティングカップラ121aに相当している。また、第11
図のグレーティングカップラ115bは、第４図のグレーテ
ィングカップラ8dあるいは第８図のグレーティングカッ
プラ121cに相当している。なお、第11図では、他のグレ
ーティングカップラは省略されている。

通常、グレーティングカップラ115a、115bに入射する
光は、第11図（ａ）のような位置関係を有している。す
なわち、トラッキング情報受光可能範囲110aの範囲に、
グレーティングカップラ115a、115bが存在している。

第１図や第５図におけるハウジング50がレール60に沿
って往復連動した場合、あるいは第１図や第５図におけ
る集光レンズ20がレンズアクチュエータ24により往復連
動した場合、あるいはその他の理由により、第11図
（ｂ）および（ｃ）のように、グレーティングカップラ
115a、115bに入射する光の位置が変化することがある。

このように、トラッキング情報受光可能範囲110a、11
0b、11cの位置は常に一定の位置にあるわけではない。
そこで、トラッキング情報受光可能範囲が変化しても、
常にトラッキング情報受光可能範囲にある、オーバーラ
ップ範囲111にグレーティングカップラ115a、115bを設
けるようにする。これにより、導波光116a、116bから得
られるトラッキングエラー信号から、トラッキングエラ
ー信号強度の変動、トラッキングエラー信号検出感度の
変動、トラッキングエラー信号のオフセットを除くこと
ができる。

本実施例によれば、常に高品位のトラッキングエラー
信号を得ることができ、装置の信頼性向上を図ることが
できる。

（第５実施例） 第12図および第13図は、本発明の第５実施例を示して
いる。第12図はフォーカシングエラー信号検出の原理図
を説明している。第12図において、光磁気ディスク71か
らの反射光は集光レンズ20により略平行となり、後述の
ような光学系を経て、光検出器125a〜125c（光検出器12
5a〜125cを総称する際は、光検出器125という）に入射
する。ここで、第12図（ａ）〜（ｃ）の様に、光磁気デ
ィスク71と集光レンズ20との間隔が変化することによ
り、光検出器125a〜125cに入射する光の幅が変化する。
これにより、光検出器125aと125cからの出力の和から、
光検出器125bからの出力の和を減じることにより、フォ
ーカシングエラー信号を検出することができる。

第13図は導波路基板であり、第８図と同様のグレーテ
ィングカップラ121a〜121cが設けられている。そして、
グレーティングカップラ121aで結合した光は導波光レン
ズ123aを通過して光検出器126aに入射し、グレーティン
グカップラ121bで結合した光は導波路レンズ123bを通過
して光検出器125に入射し、さらにグレーティングカッ
プラ121cで結合した光は導波光レンズ123cを通過して光
検出器126bに入射する。光検出器125,126a,126bからの
信号は信号処理回路200に送られる。ここで、光検出器1
25から出力される信号によってフォーカシングエラー信
号をえる手法は、第12図で説明したものと同一である。
また、光検出器126a,126bからの出力される信号によっ
て、トラッキングエラー信号を得る手法は、第11図で説
明した手法と同一であり、減算器35cを用いる。

また、光磁気信号を検出する手法は、第８図で説明し
た手法に似ており、TEモード光強度と、TMモード光強度
の差をとれば良い。すなわち、光検出器125の出力の和
を加算器35dで得て、これから光検出器126aと126bの出
力の和を減ずれば良い。

本実施例によれば、フォーカシングエラー信号を検出
するのにグレーティングカップラに入射する光の中央部
分を利用するので、常に誤差の少ない、信頼性の高いフ
ォーカシングエラー信号を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、グレーティン
グカップラの格子ピッチを大きくすることができるの
で、導波路基板の生産性を向上させることができる。

また、導波路基板を光磁気ディスクと平行に設置する
ことができるので、ピックアップ全体の高さを低くする
ことが可能となり、ピックアップの小型軽量化を達成で
きる。その結果、外部からの振動等の外乱に強い光磁気
記憶装置を実現でき、データの記録・読み出しの信頼性
を向上させることが可能となる。

さらに、グレーティングカップラと共に回折格子を設
けたので、回折格子のピッチとグレーティングカップラ
のピッチを適切に選択することにより、レーザ光源から
放射される光の波長が変化しても常に高い光学性能を維
持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す光情報記憶装置の全
体構成図、第２図は第１図の光学系の詳細図、第３図は
第２図のレーザ光源を含む横断面図、第４図は第１図の
光情報記憶装置の導波路基板と信号処理回路の構成図、
第５図は本発明の第２実施例を示す光情報記憶装置の要
部構成図、第６図は本発明の第３実施例を示す光情報記
憶装置の光学系の詳細図、第７図は第６図のレーザ光源
を含む縦断面図、第８図は第６図の光情報記憶装置の導
波路基板と信号処理回路の構成図、第９図は第８図のIX
−IX線に沿った断面図、第10図はトラッキング検出の原
理を示す説明図、第11図は本発明の第４実施例を示しト
ラッキング検出用グレーティングカップラの設置位置を
示す説明図、第12図はフォーカシングエラー検出の原理
を示す説明図、第13図は本発明の第５実施例を示し信号
処理回路が設けられた導波路基板の平面図である。 １……基板、２……絶縁膜、3,3a〜3c……導波層、４…
…保護膜、5a,5b……接着剤、6,6a〜6g,122a〜122e,125
a〜125c,126a,126b……光検出器、7,55,104……配線、
8,8a〜8e……グレーティングカップラ、9,9a〜9j……導
波路レンズ、10……ガラスブロック、11……薄膜、12…
…回折格子、13……導波光分離部、20……集光レンズ、
21a……コリメートレンズ、12b……コリメートレンズホ
ルダ、23……レーザ光源、24……レンズアクチュエー
タ、30a〜30g,33a〜33e……プリアンプ、31a,31b,31d,3
1g,34a,34b,34f,34h,35b,35c,35f……減算器、31c,31e,
31f,34c,34d,34e,34g,35a,35d,35e……加算器、32a〜32
c……出力線、50……ハウジング、51,52,64,65……位置
決め部材、53a,53b……アーム、54……コイル、56……
窓、60……ガイド機構、 61……レール、62……磁気回路、63……ベース、70……
モータ、71……光磁気ディスク、71a……ディスク円
盤、71b……保護膜、71c……光磁気記録媒体、71d……
トラック、80……レーザ光、81……平行光、82,87……
０次回折光、83……略平行光、84,86,88……１次回折
光、85……導波光、89……−１次回折光、90……入射
光、91a〜91j,92a〜92c,93a〜93c,116a,116b……導波
光、100……サーボユニット、101……リードライトユニ
ット、102……システムコントローラ、103……インター
フェース、105……信号線、110……トラッキング情報受
光可能範囲、110a〜110c……トラッキング情報受光可能
範囲、111……オーバラップ範囲、115a,115b……トラッ
キング検出用グレーティングカップラ、120,120a〜120
c,123a〜123c……導波路レンズ、121,121a〜121c……グ
レーティングカップラ、200……信号処理回路。

フロントページの続き (72)発明者 市川 厚司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (56)参考文献 特開 平１−298552（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−157349（ＪＰ，Ａ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光磁気ディスクと、該光磁気ディスク面に
   略平行にレーザ光を照射するレーザ光源と、該レーザ光
   源からのレーザ光の進行方向を前記光磁気ディスク面に
   垂直な方向に変化させ、かつレーザ光を回転中の光磁気
   ディスク面に集光させるレンズ系と、前記光磁気ディス
   ク面からの反射光を検出する光検出器と、該光検出器か
   らの信号に基づいて、前記レンズ系の駆動部にトラッキ
   ングとフォーカシングの制御信号を出力するとともに、
   前記光磁気ディスクとの間で情報のやりとりを行う信号
   処理部と、を備えた光情報記憶装置において、 前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対して
   傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光を光
   磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるとともに、光
   磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折させる
   回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反射
   光をグレーティングカップラで取り込んで、その反射光
   を導波路を介して前記光検出器に導く導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他側
   端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前記
   回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接して
   固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴とす
   る光情報記憶装置。
2. 【請求項２】光磁気ディスクと、該光磁気ディスク面に
   略平行にレーザ光を照射するレーザ光源と、該レーザ光
   源からのレーザ光の進行方向を前記光磁気ディスク面に
   垂直な方向に変化させ、かつレーザ光を回転中の光磁気
   ディスク面に集光させるレンズ系と、前記光磁気ディス
   ク面からの反射光を検出する光検出器と、該光検出器か
   らの信号に基づいて、前記レンズ系の駆動部にトラッキ
   ングとフォーカシングの制御信号を出力するとともに、
   前記光磁気ディスクとの間で情報のやりとりを行う信号
   処理部と、を備えた光情報記憶装置において、 前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対して
   傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光を光
   磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるとともに、光
   磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折させる
   回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反射
   光を取り込むグレーティングカップラと前記光検出器と
   が一体的に形成され、グレーティングカップラと光検出
   器が導波路で接続された導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他側
   端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前記
   回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接して
   固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴とす
   る光情報記憶装置。
3. 【請求項３】光磁気ディスクと、該光磁気ディスク面に
   略平行にレーザ光を照射するレーザ光源と、該レーザ光
   源からのレーザ光の進行方向を前記光磁気ディスク面に
   垂直な方向に変化させ、かつレーザ光を回転中の光磁気
   ディスク面に集光させるレンズ系と、前記光磁気ディス
   ク面からの反射光を検出する光検出器と、該光検出器か
   らの信号に基づいて、前記レンズ系の駆動部にトラッキ
   ングとフォーカシングの制御信号を出力するとともに、
   前記光磁気ディスクとの間で情報のやりとりを行う信号
   処理部と、を備えた光情報記憶装置において、 前記光磁気ディスクの下方に光磁気ディスク面に対して
   傾斜して設けられ、前記レーザ光源からのレーザ光を光
   磁気ディスク面に垂直な方向に回折させるとともに、光
   磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ回折させる
   回折格子と、 該回折格子で回折された前記光磁気ディスクからの反射
   光を取り込むグレーティングカップラと前記光検出器と
   が一体的に形成され、グレーティングカップラと光検出
   器が導波路で、光検出器と信号処理部が配線でぞれぞれ
   接続された導波路基板と、 角柱状をなし、中心軸に対して一側端面は略直角に他側
   端面は傾斜して形成され、かつ他側端面の傾斜面に前記
   回折格子が、側面に前記導波路基板がそれぞれ密接して
   固定されたガラスブロックと、を備えたことを特徴とす
   る光情報記憶装置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記
   憶装置において、 前記レーザ光源、回折格子と導波路基板が密接して固定
   された前記ガラスブロック、およびレンズ系を構成する
   コリメートレンズと集光レンズを、前記光磁気ディスク
   の半径方向に沿って往復移動するハウジング内に収納し
   たことを特徴とする光情報記憶装置。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記
   憶装置において、 前記レーザ光源およびレンズ系の構成要素であるコリメ
   ートレンズをベース上に固定するとともに、回折格子と
   導波路基板が密接して固定された前記ガラスブロック、
   およびレンズ系の構成要素である集光レンズを、前記ベ
   ース上を前記光磁気ディスクの半径方向に沿って往復移
   動するハウジング内に収納したことを特徴とする光情報
   記憶装置。
6. 【請求項６】請求項４又は５に記載の光情報記憶装置に
   おいて、 前記ハウジングは、リニアモータにより駆動されて往復
   移動をすることを特徴とする光情報記憶装置。
7. 【請求項７】請求項１〜５のいずれかに記載の光情報記
   憶装置において、 前記導波路基板を半導体で構成したことを特徴とする光
   情報記憶装置。
8. 【請求項８】請求項１〜５のいずれかに記載の光情報記
   憶装置において、 前記回折格子は、前記光磁気ディスク面に対して30度か
   ら60度の範囲で傾斜していることを特徴とする光情報記
   憶装置。
9. 【請求項９】請求項１〜5,8のいずれかに記載の光情報
   記憶装置において、 前記回折格子は、表面が三角波状に形成された反射型回
   折格子であることを特徴とする光情報記憶装置。
10. 【請求項１０】請求項１〜５のいずれかに記載の光情報
    記憶装置において、 前記導波路基板には、導波路外部の光を導波路内部のTE
    光に変換するTE用グレーティングカップラと、導波路外
    部の光を導波路内部のTM光に変換するTM用グレーティン
    グカップラとが交互に形成されていることを特徴とする
    光情報記憶装置。
11. 【請求項１１】請求項10に記載の光情報記憶装置におい
    て、 前記TE用グレーティングカップラとTM用グレーティング
    カップラとの境界に沿って導波光分離帯を設けたことを
    特徴とする光情報記憶装置。
12. 【請求項１２】請求項10に記載の光情報記憶装置におい
    て、 前記TE用またはTM用グレーティングカップラの幅は、前
    記光磁気ディスクからの０次回折光と１次回折光、ある
    いは０次回折光とマイナス１次回折光との重なり合った
    幅より狭く設定されていることを特徴とする光情報記憶
    装置。
13. 【請求項１３】請求項２又は３に記載の光情報記憶装置
    において、 前記導波路基板に設けられた光検出器は、前記グレーテ
    ィングカップラからの導波光を同時に受光する３分割タ
    イプの光検出器であることを特徴とする光情報記憶装
    置。
14. 【請求項１４】光磁気ディスクと、該光磁気ディスク面
    に略平行にレーザ光を照射するレーザ光源と、該レーザ
    光源からのレーザ光の進行方向を前記光磁気ディスク面
    に垂直な方向に変化させ、かつレーザ光を回転中の光磁
    気ディスク面に集光させるレンズ系と、前記光磁気ディ
    スク面からの反射光を検出する光検出器と、該光検出器
    からの信号に基づいて、前記レンズ系の駆動部にトラッ
    キングとフォーカシングの制御信号を出力するととも
    に、前記光磁気ディスクとの間で情報のやりとりを行う
    信号処理部と、を備えた光情報記憶装置において、 前記光磁気ディスクの下方に設けられ、中心軸に対して
    一側端面は略直角に他側端面は傾斜して形成され、かつ
    他側端面の傾斜面には回折格子を有し、その回折格子に
    よって、一側端面より入射する前記レーザ光源からのレ
    ーザ光を光磁気ディスク面に垂直な方向に回折させると
    ともに、光磁気ディスク面からの反射光を所定の方向へ
    回折させる角柱状のガラスブロックと、 前記ガラスブロックの側面に密接して固定され、前記回
    折格子で回折された前記光ディスクからの反射光をグレ
    ーティングカップラで取り込んで、その反射光を導波路
    を介して前記光検出器に導く導波路基板と、を備えたこ
    とを特徴とする光情報記憶装置。
15. 【請求項１５】箱型のハウジング内に、レーザ光源、コ
    リメートレンズ、角柱状のガラスブロックが一直線上に
    固定され、前記ガラスブロックの端面に回折格子が、側
    面に導波路基板がそれぞれ密着され、かつ前記ガラスブ
    ロックの上方に集光レンズが取り付けられた光ヘッド。
16. 【請求項１６】箱型のハウジング内に、角柱状のガラス
    ブロックが固定され、該ガラスブロックの端面に回折格
    子が、側面に導波路基板がそれぞれ密着され、かつ前記
    ガラスブロックの上方に集光レンズが取り付けられた光
    ヘッド。