JP2749107B2 - 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、光情報媒体の情報読み取りや書き込みを行
う光情報処理装置（一例として、光デイスク装置，光カ
ード読み取りあるいは読み書き装置）およびそれに用い
るに好適な光ヘツドに関する。

〔従来の技術〕

一般に、光情報処理装置の光ヘツドの光ピツクアツプ
群を集積化することはよく知られている。例えば、特開
昭59−69732号，特開昭61−232424号には光ピツクアツ
プ部の集積化構造が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来のこの種のものは、光源として半導体
レーザーを用いており、かつ、光情報媒体（ここでは光
磁気デイスク）からの反射光を、３つのフオーカシング
グレーテイングカツプラーを用いて導波路を伝播する光
としていた。

このような構成において、半導体レーザーが環境温度
変化，戻り光等の影響で波長が変動した場合、フオーカ
シンググレーテイングカツプラーで光を導波路光を伝播
する光に変換することができなくなり、素子の光学的特
性が劣化するという問題点があつた。

本発明は、半導体レーザーの波長が変動しても、常に
安定して所定の光学性能を維持する光学的構成を提供す
ることを目的としている。

また、本発明は、半導体レーザーの波長が変動して
も、常に安定して所定の集光機能を有した導波路レンズ
を提供することを目的としている。

また、本発明は、基板内部を伝播する不要光を除去
し、光検出器で検出される信号のS/N比を向上させ、光
情報媒体からの信号読み取りや書き込み動作の安定化及
び信頼性向上を計る手段を提供することにある。

また、本発明は、レーザーノイズを低減するため、マ
ルチモードレーザーを用いる手法や、高周波重畳による
手法を、前記従来例にも適用できる構成を提供し、光検
出器からの信号のS/Nを向上させ、装置の信頼性向上を
図ることを目的としている。

また、本発明は、半導体レーザーの取り付け手法，光
学基板のアライメントを簡単に調整できる構成、を提供
することを目的とする。

また、本発明は、フオーカシング，トラツキングの具
体的手法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、 光源から射出した光を、グレーテイングカツプラーに
光が入射する以前に光を回折する回折格子を設けたこと
を特徴とする。

また、前記グレーテイングカツプラー及び第２の回折
格子とは別に、 光源から射出した光を、グレーテイングカツプラーに
光が入射する以前に回折する、第３の回折格子を設けた
ことを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、 導波路を伝播する光を順次通過させる複数の導波路レ
ンズを設けている。

また、上記目的を達成するため、 光情報媒体とグレーテイングカツプラーとの間の光の
通過部分以外で、基板の導波路の設置された側の裏面
に、前記導波路と平行でない傾斜部分を設けている。

また、上記目的を達成するため、 光源に注入する直流電流に、高周波の交流を重畳する
高周波発振器を設けている。

また、上記目的を達成するため、 一端が前記ハウジングに取り付けられた第１のホルダ
ーと、前記基板に取り付けられた第２のホルダーとを設
け、 さらに、第１及び第２のホルダーが、柔軟部分で連結
されている構造としたことを特徴とする。

また、第１のホルダーと第２のホルダーが一体で作ら
れ、 かつ前記柔軟部分が、一体化されたホルダーのくびれ
部分で構成されているようにしたものである。

また、前記基板のうち、前記第２のホルダーの設置さ
れていない部分に第３のホルダーを設け、 かつ、第３のホルダーに複数の穴を設け、 かつ、前記複数の穴に複数のねじ穴を通し、 かつ、前記ねじをばねを介して前記ハウジングに締め
付ける構成としている。

そして、上記目的を達成するため、 前記ハウジングを、移動可能なレール機構の上に搭載
し、 前記ハウジングにレールの移動方向に推力を発生する
アクチユエータを設けたことを特徴とする。

〔作用〕

回折格子における回折角度は、光の波長に依存してい
る。また、グレーテイングカツプラーにおける光の結合
角度（導波路外部の光を導波光に変換することのできる
角度）も、光の波長に依存している。

今、回折格子で回折した光をグレーテイングカツプラ
ーに入射することを考える。これより、光の波長が変動
すると、グレーテイングカツプラーに入射する光の角度
が変わる。回折格子の配置，ピツチ，グレーテイングカ
ツプラーのピツチ等，設計パラメーターを適当に取るこ
とにより、波長が変動しても、グレーテイングカツプラ
ーに入射する光の入射角度を、正しく結合角度に追随さ
せる。すなわち、回折格子を用いて、グレーテイングカ
ツプラーに入射する光の角度を、波長に依存して自動的
に調整する。このような構成により、波長が変動したこ
とによる、光学的性能の劣化を防止、常に所定の光学性
能を維持する光学的構成を得る。

また、グレーテイングカツプラーに入射する光の角度
を、波長に依存して自動的に調整する際に、グレーテイ
ングカツプラー以外の回折格子を複数設けて、グレーテ
イングカツプラーに入射する光の角度を、より広い波長
変動の範囲にわたり、正しく結合角度にあわせることが
できる。

導波路を伝播する光を集光する導波路レンズは、N.A.
（Numerical Apertureレンズの集光能力を示すレンズの
定数の一定である。）を大きくすると、収差が発生しや
すく、また、光利用効率が低下する。このため、複数の
N.A.の小さいレンズを組み合わせ、全体として所定のN.
A.のを有するレンズ群を構成することにより、収差の少
ない、光利用効率の高いレンズを構成することができ
る。

基板の導波路の設置された側の裏面に設置された、導
波路と平行でない傾斜部分は、基板内を伝播する不要な
光の進行方向を変え光検出器に不要な光を入射させない
という効果がある。さらに、傾斜部に入射する不要光の
入射角度を、より垂直に近い角度とするため、透過率高
く不要光を基板外部に排除することができる。これによ
り、不要な光が光検出器に入射して、光検出器での検出
信号に不要な信号が重畳することを防止する。

高周波重畳法や、マルチモードレーザーを用いること
で、レーザーノイズを低減できる。さらに、このような
方法により光の波長帯例が広がつても、波長帯域の全域
にわたり、正しい結合をグレーテイングカツプラーで得
ることができる。これより、光学的性能を劣化させず
に、レーザーノイズの低減手法を実施することができ、
光学的性能が向上する。

基板のアライメントのうち、グレーテイングカツプラ
ーで高性能な結合が得られるために、特に光源に対する
基板傾きの調整を精密に行なうことが重要である。そこ
で、基板の両端にそれぞれホルダーを設け、片方のホル
ダーは蝶番の動作を行ない、かつもう片方のホルダー
は、傾きの調整を行なえうるばねとねじの機構を設け
た。これにより、基板のアライメントを簡単に調整でき
る単純な機構を得た。

また、蝶番部分の構成として、ホルダーのくびれ部分
を利用することにより、簡単な構成で所定の蝶番機構を
有する構成を得た。

これまでのべた光学的構成を光情報媒体の情報の読み
取り装置や、書き込み装置，読み書き装置として構成す
るため、レンズアクチユエーターを設けた。このため、
単純な構成で所定のトラツキングとフオーカシング機能
を有する光ヘツドを実現できる。

光学素子，レンズアクチユエーター、その他を有した
ハウジングをアクチユエーターでレールの上を移動する
ことにより、光情報媒体上の任意の位置に存在する情報
に、あるいは情報を書き込むべき位置に、ハウジングを
移動する。これにより、アクセス時間の短い、かつ簡単
な構成の光情報読み取り装置、あるいは、光情報書き込
み装置、あるいは光情報読み書き装置を実現できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第29図により説明
する。

まず、第１図及び第２図を用いて、本実施例の光学的
な基本的動作状況につき説明する。第１図は実施例の斜
視図、第２図は光の伝播状況を示すための実施例の横断
面図となつている。

半導体レーザー５から射出した光は、レンズ3aにより
平行光とされる。この光の一部は基板１を通過し、レン
ズ3bにより集光され、光情報媒体20に焦点を形成する。
この光情報媒体20には、情報ビツト21が形成されてい
る。このビツトにより、光情報媒体20で反射した反射光
の偏光面が変化する。

反射光はレンズ3bにより平行光とされ、この平行光の
うち一部は回折格子12a,12b,12cにより回折される。回
折された光は誘電体多層反射膜7aで反射し、基板底面で
全反射する。回折格子12aで回折された光は、グレーテ
イングカツプラー11aに入射し、また、回折格子12bで回
折された光は、グレーテイングカツプラー11bに入射
し、回折格子12cで回折された光は、グレーテイングカ
ツプラー11cに入射する。おのおののグレーテイングカ
ツプラーに入射する光は、グレーテイングカツプラーの
回折の作用で、導波路２を伝搬する光へと結合される。
（ここでは、導波路内部の光を導波路外部の光に変換し
たり、その逆の変換をすることを、結合する、と称する
ことにする。）レンズ10aおよび10bは、グレーテイング
カツプラー11aで結合した光を、隣接して設置された光
検出器6aと6bの境界近傍に焦点を形成させながら、双方
の光検出器に光を入射させる。また、レンズ10cおよび1
0dは、グレーテイングカプラー11bで結合した光を光検
出器6cに入射させる。また、レンズ10eおよび10fは、グ
レーテイングカツプラー11cで結合した光を、隣接して
設置された光検出器6dと6eの境界近傍に焦点を形成させ
ながら、双方の光検出器入に光を入射させる。光検出器
で検出された光は信号処理装置に送られ、光情報媒体20
上の情報ビツト21を読み出し、フオーカスエラー量を検
出し、トラツクエラー量を検出する。

ここで、グレーテイングカツプラー11a,11b,11cのお
のおので結合した光を光検出器6a〜6eに集光させる際
に、レンズ10aと10b、10cと10d、10eと10fというよう
に、集光機能を２つの凸レンズの組み合わせで実現して
いるものとして、実施例の図面が描かれている。このよ
うに２つ以上の導波路型凸レンズを組み合わせること
で、合成した焦点距離が短い導波路用の組み合せレンズ
を得ることができ、基板１の大きさを小さくすることが
可能とする。それに伴い全体を小型化できるとう効果が
得られる。このような小型化が必ずしも必要でない時
は、ここで示したレンズ10a,10bの機能を単独の導波路
レンズで構成する。こうすると、導波路上の光学構成が
よりシンプルとなり、導波路上の光学系を製造する際の
工程が簡略化できる。また、ここでは光を集光する際の
レンズとして、２つの凸レンズの組み合わせの例を図に
開示してあるが、１つ以上の導波路用凸レンズと１つ以
上の導波路用凸レンズを組み合わせて、全体として集光
機能を有するレンズ群を構成することも考えられる。こ
の場合、通常の色消しレンズのように、半導体レザー５
の発振波長が変化しても、色収差の少ない導波路レンズ
を構成することができる。特に、この効果は、性能の波
長依存性が比較的高い、回折格子型の導波路レンズを用
いたときに有効である。ここで、おのおのの導波路レン
ズについては、西原 浩他の著書に係る「光集積回路」
（オーム社発行、1985年）及び、応用物理学会，光学懇
話会編による「光集積回路（基礎と応用）」（朝倉書店
発行、1988年）に詳細に記載されている。

光情報媒体20で反射し、レンズ3bで平行光とされた光
が、回折格子12a〜12cで回折され、グレーテイングカツ
プラー11a〜11cで導波光に結合される状況をより詳細に
第３図に示す。第３図は第１図の基板１の横断面図の一
部であり、回折格子12b及びグレーテイングカツプラー1
1bが含まれた断面での断面図である。

本実施例においては、光源として第１図に示したよう
に半導体レーザー５を用いているので、環境温度，半導
体レーザーに注入する電流の強度，もどり光、その他の
影響で半導体レーザーの発振波長は実動作中に変化して
しまうことがある。このような場合、グレーテイングカ
ツプラーでの光の結合条件が変動することにより、グレ
ーテイングカツプラーにおいて効率よく光を結合するこ
とができなくなるという問題点がある。すなわち、第3B
図に示すピツチΛ_Ｌのグレーテイングカツプラー11bに
おける光の結合条件を考えたとき、光の結合角度は、上
記文献「光集積回路」の記載より、（１）式が導ける。

ns:基板屈折率 λ：光の波長 ：グレーテイングカツプラー11bへの光の入射角
（光線と導波路面がなす角） Λ_L:グレーテイングカツプラー11bのピツチ N :導波路等価屈折率 （１）式をλについて微分すると、次式が得られる。

ここで、（２）式より分かることは、波長が変化した
ときには、それに応じてグレーテイングカツプラーにお
ける結合角度が変化するということである。この結合角
度の変化が生じると、常に一定な角度でグレーテイング
カツプラーに光を入射させているときには、光を正しく
結合することができなくなる。そこで、第２式における
ｄ/dλを０にして、結合角の波長依存性をなくする
ために、（２）式右辺の括弧内を０とするような屈折率
の波長分散（dns/dλ,dN/dλ）を有した基板材料を用い
ることを考える。このような材料を使用することによ
り、波長変動が生じた場合でも常に一定の結合角度を有
し、常に安定して光を結合できるグレーテイングカツプ
ラーを構成できるという効果がある。

通常のガラス等を考えた場合、このような波長分散を
有する材料を得ることは難しい場合がある。つまり屈折
率の波長分散が小さいため、ｄ/dλを０とすることが
困難である場合である。このように、通常のガラス等を
用いた場合でも、常に安定して光を結合する構成を考え
る。この場合は、波長の変化に応じてグレーテイングカ
ツプラーに対する入射角を変化させてやり、常に正しい
結合が生じるようにすればよい。

第3B図において、第１図における光情報媒体20で反射
光し、第１図におけるレンズ3bで平行光とされた光100
が、回折格子12bに入射して、一部は回折した光101とな
る。この際の回折角度は、（３）式で示した角度とな
る。

nsΛ_g sinβ_１＝−（n₀Λ_g sinα_１＋ｍλ） ……（３） Λ_g :回折格子12bのピツチ α₁,β₁:第3b図で定義した角度 m :回折次数 なお、おのおのの記号の意味は第3B図に示してある。

（３）式を波長で微分することにより、（４）式が得
られる。

回折した光101の回折角度は、波長により変動するこ
とが分かる。次に、回折した光は、導波路平面と角度θ
をなす斜面に設けられた誘電体多層反射膜7aに入射す
る。この際の入射角度α_２は、おのおのの配置の幾何学
的関係より、（５）式のようになる。

α_２＝π−β_１−θ ……（５） θ：第3b図で定義された角度 これを波長で微分して、次の式を得る。

次に、誘電体多層反射膜での反射を考える。これは、
「光波電子光学」，小山 等著，コロナ社発行,1978
年，第87頁から第132頁を参考に、（７）式のように表
すことができる。ただし、ここでは式の単純化だけの目
的で、誘電体多層反射膜の構成要素であるおのおのの膜
の屈折率と、基板の屈折率との相違を無視している。

α₂,β₂:第3b図で定義された角度 Λ_m :誘電体多層反射膜の膜ピツチ すなわち、屈折率nsの基板に屈折率n₁とn₂（あるいは
多層）の材料が順にくりかえし重なり、誘電体多層反射
膜が構成されているが、 |ns−n₁|≪ns,|ns−n₂|≪nsと仮定している。

（７）式を波長λで微分すると次式が得られる。

次に、誘電体多層反射膜からの光102は、基板底面で
反射し、反射光103となる。基板底面に入射する際の入
射角度は、幾何学的関係から、（９）式のようになる。

α_３＝θ−β_２ ……（９） これを波長で微分すると、次式となる。

反射において、入射角度と反射角度の関係は、（11）
式のようになる。

β_３＝α_３ ……（11） α₃,β₃:第3b図で定義された角度 これを波長で微分すると次式のようになる。

最後に、回折格子12bで回折し、誘電体多層反射膜7a
で反射し、基板底面で反射した光が、グレーテイングカ
ツプラー11bに入射する際の入射角度φは、幾何学的関
係から、（13）式のようになる。

この入射角度は、（13）式を微分して、（14）式のよ
うな波長依存性を有している。

グレーデイングカツプラーに入射する光103がグレー
デイングカツプラー11bで結合するためには、（15）式
のような関係が必要である。このような関係が、波長が
変化した場合でも恒等的に成立することが、常に安定し
て光を結合することに重要であるが、実用的には、使用
する光源の波長の変動範囲内で近似的に（15）式が成立
すればよい。

＝φ ……（15） ここでは、このような近似を得る手法を提示する。す
なわち、光源波長の使用範囲（｜λ−λ₀|＜Δλただ
し、λ_０は中心波長、Δλは波長の変動範囲）におい
て、（16）式のような関係を得ることが目的である。
（16）式は、波長λが変化して、結合角度に変化（右辺
のｄ）が生じても、入射角度に変化（左辺のｄφ）が
生じて結合角度の変動に追随し、入射角度と結合角度の
差（左辺）が、常に結合角度の変化量より小さくなる
（補正する）ということを表わしている。このような自
動的な結合角度の補正を行なうことで、常に安定して光
の結合を表現するという効果がある。

|d−ｄφ｜＜|d｜ ……（16） ただし、｜λ−λ₀|＜Δλ 今、さらに（17）式のような関係が成立する場合を考
える。これは、光源の設計波長λ_０においては、波長が
変動することによる結合角度の変動に、グレーテイング
カツプラーに対する入射角度の変動が完全に追随してい
ることを示している。このような場合、結合角度の補正
が完全に行なわれる他、λ_０の近傍では実用上十分に結
合角度の補正が行なわれ、広い範囲にわたり高い結合性
能を実現できる。

では、（16）式及び（17）のような関係をどのように実
現するかを考える。（１）式から（17）式の関係を見れ
ば分かるように、（16）式及び（17）式は、すべて光学
素子の各部分の設計パラメーター（一例として、基板屈
折率ns,基板外部屈折率n₀,光源波長の中心値λ₀,回折格
子に入射する光の入射角度α₁,回折格子のピツチΛ_g,導
波路面と誘電体多層反射膜との角度θ，多層反射膜の各
層のピツチΛ_ｍ及び屈折率，グレーデイングカツプラー
のピツチΛ_Ｌ、その他が考えられる。）を（16）式ある
いはさらに（17）式を成立させるように設定すればよ
い。おのおののパラメーターの数は解くべき式の数より
多く、ピツチが負となるような現実に有り得ない解を除
いても、解は無数にある。そこで、さまざまな設計パラ
メーターの最適化を試みる。例えば、下記のような見地
からの最適化がある。ただしこれは一例であり、実用的
には、なんらかの評価関数を用意してそれに応じて最適
化をすることがより好ましい。

1.なるべく広い波長範囲で結合が行なわれるようにす
る。すなわち、結合の際に許容される、とφの相違角
度をＤとした場合、（18）式，（19）式を成立させつ
つ、｜λ−λ₀|を最大にするように、各設計パラメータ
ーを最適化する。

D:許容されるとφの相異角度 2.部品低減のため、基板底面に光が入射する際の角度α
_３を、基板底面で全反射を生じるように選ぶ。これよ
り、基板底面に特別な反射膜を形成する必要がなくな
る。

3.回折格子や、グレーテイングカツプラーの生産性を向
上するため、各子ピツチをなるべく大きくとれるように
する。

4.基板の厚みをなるべく薄くできるようにする。すなわ
ち、第３図に示したおのおのの角度と、回折格子12bの
位置と、基板の厚みから、グレーテイングカツプラー11
bを配置すべき位置が決まる。回折格子12bとグレーテイ
ングカツプラー11bとが、同一の位置をしめないよう
に、基板の厚みを決定するが、この厚みをなるべく小さ
くするようにする。

5.回折格子12bとグレーテイングカツプラー11bとを同一
のツチとなるように設計する。これにより、格子作成の
際の製造プロセス簡略化を計る。

6.5に加え、基板の厚みを調整して、回折格子12bとグレ
ーテイングカツプラー11bとを同一の位置に配置するよ
うにする。これにより、回折格子12bとグレーテイング
カツプラー11bの２つの機能を、一つの回折格子にまと
めることができる。すなわち、光100に対しては光101を
発生する回折格子として、光103に対しては導波光104を
発生するグレーテイングカツプラーとして機能する複合
機能を有した単独の回折格子を構成できる。

第3A図，第3B図を用いて波長変動の補正を行なう説明
を行なつた際、第１図における回折格子12bで回折し、
グレーテイングカツプラー11bで結合する光を代表に選
んで説明した。このことは回折格子12a,12cでおのおの
回折し、グレーテイングカツプラー11a,11bのおのおの
で結合する光についても同様である。ただし、回折格子
12a,12b,12cのおのおのは、必ずしも互いに異なつたピ
ツチを有しているとは限らず、隣どうし同一のピツチで
あるため、領域の境界が判別できない場合がある。この
場合でも、グレーテイングカツプラー11aに光を送る部
分が回折格子12a、グレーテイングカツプラー11bに光を
送る部分が回折格子12b、グレーテイングカツプラー11c
に光を送る部分が回折格子12c、というように理論的に
分類して考える。

光101,102を反射する部分に、誘電体多層反射膜7aを
用いている。これは反射型回折格子として用いている。
このような誘電体多層反射膜を用いることで、所定の反
射角度の波長依存性を有した回折格子を容易に製造で
き、反射効率を高くすることができる。光101,102の反
射部分にブレーズ化された反射回折格子を用いることも
できる。

該電体多層反射膜7aが存在する面は、回折格子12bの
存在する面と垂直とならず、所定の角度を持つているよ
うに実施例の図に開示してある。これは、グレーテイン
グカツプラー11bにおける結合条件をより正確に成立さ
せるためのものである。このようにすることにより、波
長が変動してもより安定して光学性能を維持できるとい
う効果がある。また、誘電体多層反射膜7aが存在する面
と、回折格子12bの存在する面とを、互いに垂直となる
ように設置してもよい。このようにすることで、基板加
工がより容易になるという効果がある。このことも、前
述の各設計パラメーターの最適化の一例である。

光103及び104の反射を、基板１底面の全反射を利用す
ることができる。基板底面に対する全反射条件を満たす
ように、回折格子12b及び7aの形状を決定する。このよ
うにすることで、光103及び104は特別な反射物質を必要
とせずに高い反射率で反射し、構造の簡略化を計ること
ができるという効果がある。また、全反射を利用しない
こともできる。この際は、基板底面に光103及び104のた
めに反射膜を設置する。このようにすることで、光学系
設計に際しての設計条件を単純化することができ、より
設計の自由度を向上して光学性能のよい光学系を設計す
ることができるという効果がある。

以上の、波長変動に対する光学性能の安定化について
は、上記では回折格子12bとグレーテイングカツプラー1
1bを用いて説明した。このことは、回折格子12aで回折
しグレーテイングカツプラー11aで結合する光について
も、回折格子12cで回折しグレーテイングカツプラー11c
で結合する光についても同様である。

グレーテイングカツプラーで光が結合する条件は、グ
レーテイングカツプラーに入射する光がグレーテイング
カツプラーに対しｓ波かｐ波かで異なつてくる。これ
は、導波路内を光が伝播する際、導波光がｓ波かｐ波か
で光の伝播速度が異なる（導波路の実効屈折率が異な
る）ことにより生じる現象である。例えばグレーテイン
グカツプラー11bをｓ波が結合するよう設計した際、グ
レーテイングカツプラー11bに入射する光のうち、ｓ波
成分のみが選択的に結合し、ｐ波成分が結合しない。こ
のことは、逆に結合した導波光の強度から、グレーテイ
ングカツプラー11bに入射する光のうちのｓ波成分のみ
の強度が判明するということでもある。同様に、グレー
テイングカツプラー11bをｐ波が結合するよう設計した
際、グレーテイングカツプラー11bに入射する光のう
ち、ｐ波成分のみが選択的に結合し、ｓ波成分は結合し
ない。このことは、逆に、結合した導波光の強度から、
グレーテイングカツプラー11bに入射する光のうちのｐ
波成分のみの強度が判明するということでもある。

そこで、第１図において、グレーテイングカツプラー
11a,11b,11cの中にｓ波結合のものとｐ波結合のものを
用意し、導波光強度を検出する光検出器6a〜6eの強度の
うち、ｓ波結合した導波光を検出する光検出器からの出
力と、ｐ波結合した導波光を検出する光検出器からの出
力を比較することにより、光情報媒体20での反射光の中
のｓ波成分とｐ波成分を独立に検出して、反射光の偏光
面を検出することができる。これにより、光情報媒体20
にある情報ビツト21で偏光が変化したか否かを検出する
ことができ、情報の読み出しができる。例えばグレーテ
イングカツプラー11bと11cはｓ波結合とし、グレーテイ
ングカツプラー11bはｐ波結合とする。そして、光検出
器6a,6b,6d,6e、の４つの光検出器からの出力の和と、
光検出器6cからの出力を比較することで、情報の読みだ
し信号を得る。逆に、グレーテイングカツプラー11aと1
1cはｐ波結合として、グレーテイングカツプラー11bは
ｓ波結合としても同様である。

本実施例では、基板１の上の導波路２を使用している
が、導波路そのものについては、光集積回路，西原 浩
等著，オーム社,1985年、及び、光集積回路（基礎と応
用），応用物理学会、光学懇話会編，朝倉書店1988年、
に詳細に記載されている。

本実施例では、光の結合用にグレーテイングカツプラ
ーを使用しているが、グレーテイングカツプラーそのも
のについては、光集積回路，西原 浩等著，オーム社発
行）,1985年、及び、光集積回路（基礎と応用），応用
物理学会、光学懇話会編（朝倉書店発行）,1988年、に
詳細に記載されている。

本実施例では、回折格子12a〜12c及びグレーテイング
カツプラー11a〜11cは、おのおの、格子が直線で構成さ
れたものを使用している。すなわち、回折格子12a〜12c
は、直線の格子を有する回折格子（リニアグレーデイン
グと称することにする。）であり、グレーテイングカツ
プラー11a〜11cは、直線の格子を有するグレーテイング
カツプラー（リニアグレーテイングカツプラーと称す
る。）である。リニアグレーデイングの場合、入射する
光の波長が変化した際、主に変化するのは回折角度であ
り、回折した光の収束状況（光が平行光であるか、収束
光であるか、発散光であるか、及びそれらの量がどの程
度かを述べるのに収束状況という言葉をここでは用い
る。）、及び回折した光の波面収差に対する影響はほと
んど無い。同様に、リニアグレーテイングカツプラーの
場合、入射する光の波長が変化すると、その結果変化す
るのは結合角度及び結合効率であり、結合した光の収束
状況、及び結合した光の波面収差にほとんど影響が無
い。これより、第３図において、リニアグレーデイング
で回折し、その後リニアグレーテイングカツプラーで導
波光になつた光は、上記の理由から、波長が変動しても
その波面の特性が変化しない。このように回折格子にリ
ニアグレーデイングを用い、グレーテイングカツプラー
にリニアグレーテイングカツプラーを用いることで、波
長が変動しても導波光に結合した光の収差や収束状況が
変化せず、常に安定した光学性能を有する光学系を構成
することができるという効果がある。ただし、波長変動
により生じる、導波光の波面収差の量や収束状況が実用
上無視できる時は、回折格子に曲線状の格子を有する回
折格子を用いたり、グレーテイングカツプラーに曲線状
の格子を有するグレーテイングカツプラー（いわゆるフ
オーカシングレーテイングカツプラー）を用いても良
い。このようにすると、レンズ3aやレンズ3bの機能を回
折格子12a〜12cに盛り込んだり、レンズ10a〜10fの機能
をグレーテイングカツプラー11a〜11cに盛り込むことが
できる。これについては別に実施例を開示する。このよ
うにすると、光学要素の数を減らすことができ、部品数
の低減，製造の安易化ができるという効果がある。

次に、第４図，第５図，第６図、及び第７図を用い
て、基板内部を伝搬する不要な光を減衰させ、光検出器
からの出力のS/Nを向上させる手法について説明する。
第４図，第５図，第６図、及び第７図は、第１図におけ
る光検出器6c,グレーテイングカツプラー11b,回折格子1
2bを含んだ断面における断面図となつている。また、以
下の論議は、断面位置を変え、第１図における光検出器
6a,6b,グレーテイングカツプラー11a,回折格子12aを含
んだ断面、及び第１図における光検出器6d,6e,グレーテ
イングカツプラー11c,回折格子12cを含んだ断面でも同
様に成り立つ。

第４図において、回折格子12bに入射する光110は、回
折格子12bによりその一部が回折され、回折光112とな
る。また、回折されなかつた光は非回折光111になり、
基板１の外部に射出する。回折光112は誘電体多層反射
膜7aにより反射され、光113となる。これは基板１の底
面で全反射を起こし、光114となつて、グレーテイング
カツプラー11bに入射する。この光114のうち一部は導波
路２に結合して導波光（導波路内部を伝搬する光）115
となる。また、結合しなかつた光は、導波路表面で反射
し、基板内部を伝搬する不要な光116となる。この不要
な光116は、基板表面及び底面で常に全反射を起こしな
がら基板内部を伝搬する。この光は、減衰が少ない上
に、多数回反射して、ついにはその一部が光検出器6cに
入射して、本来光検出器6cに入射するべき導波光115に
重畳して信号のS/Nを劣化させるという問題が生じる。

第４図におけるグレーテイングカツプラー11bの結合
効率を完全に100パーセントにすることは、現実的には
不可能であり、不要な光116の発生はまぬがれえない。
この不要光によるS/Nの劣化が、素子の光学的特性を劣
化させる事を防止するために、第５図に示したように、
基板底面に斜面30を設ける。このようにすることで、斜
面30に入射する不要な光116は、斜面においては全反射
条件を保持しなくなり、一部は透過光117として出てゆ
く。斜面30で反射した光は、導波路表面に対する入射角
が浅くなり（反射面に対し、垂直に近い角度で入射する
ことを、入射角度が浅いと称することにする。）全反射
条件を保持しなくなり、一部は透過光117として基板外
部へと出てゆく。このように斜面30の部分で反射を繰り
返すたびに不要な光116の強度は減衰し、さらに反射す
るたびに斜面30や導波路表面に対する入射角度は浅くな
つて反射率が小さくなることもあり、この不要な光を有
効に減衰させることができる。このように、斜面30を設
けることにより、光検出器で検出される信号のS/N比を
向上させることができるという効果がある。

不要な光によるS/Nの劣化が、素子の光学的特性を劣
化させる事を防止する別の手段に、第６図に示したよう
に、基板端面に反射防止膜7cを設ける手段がある。この
ようにすることで、不要な光116は端面において反射す
る事無く、効率的に透過光117として基板外部に射出
し、不要な光を有効に減衰させることができる。このよ
うに、反射防止膜7cを設けることにより、光検出器で検
出される信号のS/N比を向上させることができるという
効果がある。

不要な光によるS/Nの劣化が、素子の光学的特性を劣
化させる事を防止する別の手段に、第７図に示したよう
に、基板底面に反射膜7dを設ける手段がある。これは、
これまでの構成では、部品数の低減のため、誘電体多層
反射膜7aで反射した光をグレーテイングカツプラー11b
に導くために、基板底面での全反射を利用していた。こ
のことが、第４図から第６図における不要な光116が基
板内で全反射を続け、光量の減衰を妨げて、結局はこの
不要な光が多量に光検出器に入射してしまうことが生じ
得る。そこで、第７図においては、誘電体多層反射膜7a
で反射した光をグレーテイングカツプラー11bに導くた
めに、基板底面での全反射を利用しない。基板底面にお
ける全反射を利用するか否かは、回折格子12bや誘電体
多層反射膜7aの設計形状，配置等で基板底面に対する光
の入射角度を調整することで、あらかじめ決定できる。

誘電体多層反射膜7aで反射した光は、基板底面にある
反射膜7dの作用で反射され、グレーテイングカツプラー
11bに入射する。入射光は、一部は結合して導波光115
に、一部は反射して不要な光116に、一部は透過して透
過光117になる。反射した不要な光116は基板の裏面と、
導波路表面で反射を繰り返し伝播してゆく。反射のたび
に光の一部は透過光117として基板外部に出てゆくた
め、この不要な光116は効率よく減少してゆく。これよ
り、光検出器に重畳してしまう不要な光を少なくするこ
とができ、光検出器で検出される信号のS/N比を向上さ
せることができるという効果がある。

ここで、反射膜7dには金属反射膜を用いることができ
る。このようにした場合、製造が容易となり、かつ光検
出器で検出される信号のS/N比を向上させることができ
るという効果がある。ただし、第２図において、半導体
レーザー５から射出した光が光情報媒体20に到達する光
線経路（光の通過する部分）の中に、第７図の反射膜7d
が存在すると、光情報媒体20に到達する光の一部が遮ら
れて、光情報媒体20に照射される光の量が減少してしま
う。これより、反射膜7dの設置位置に注意を要する。

また、反射膜7dに誘電体多層反射膜を用いることがで
きる。誘電体多層反射膜は、光波電子工学，小山次郎等
著，コロナ社,1978年，第132頁，表4.1に見るように、
反射型回折格子として機能することができる。反射が生
じるのは、ブラツグ角近傍のみである。誘電体多層反射
膜を、光113が反射するように、光113の入射角がブラツ
グ角となるように設計する。この場合、第２図の半導体
レーザー５から射出し光情報媒体20に至る光は、誘電体
多層薄膜に対する入射角がブラツグ角と大幅に異なつた
ものなる。すなわち、第２図の半導体レーザー５から射
出し光情報媒体20に至る光は、この誘電体多層反射膜7d
で、反射や回折の影響を受ける事が無い。このようにす
ると、第２図における半導体レーザー５から射出した光
が光情報媒体20に到達する光線経路の中に、反射膜7dが
存在しても、光情報媒体20に到達する光が遮られること
がなく、光を有効に利用できる、反射膜7dの設置位置の
自由度が上がり、基板１の大きさを小さくできるという
効果がある。

また、反射膜7dをまつたく用いない方法もある。この
場合、光113が反射する際の反射率が低いために、光114
の光量が少なく、これゆえグレーテイングカツプラー11
bで結合し光検出器6cで検出される光の量が低下してし
まうが、構造が簡単で、かつ光検出器で検出される信号
のS/N比を向上させることができるという効果がある。

光検出器に入射する不要光の量が実用上問題とならな
い範囲であれば、特に第４図から第７図で説明する手法
を省略できる。この場合は、構造が簡単になり、製造が
容易になるという効果がある。

次に、第８図及び第９図を用いて、基板内部を伝搬す
る不要な光を防止して、光検出器からの出力のS/N比を
向上させる手法について説明する。第８図及び第９図
は、第１図における光検出器6c,グレーテイングカツプ
ラー11b,回折格子12bを含んだ断面における断面図とな
つている。また、以下の論議は、断面位置を変え、第１
図における光検出器6a,6b,グレーテイングカツプラー11
a,回折格子12aを含んだ断面、及び第１図における光検
出器6d,6e,グレーテイングカツプラー11c,回折格子12c
を含んだ断面でも同様に成り立つ。

第８図及び第９図において、回折格子12bに入射する
光110は、回折格子12bにより回折され、回折光112とな
る。また、回折格子12bで回折されなかつた光122は、一
部は基板底面を透過して光111となり、また、一部は基
板底面で反射して光120となり、不要な光として基板１
内部を伝播する。この光120自身は、基板底面及び導波
路に対し浅い角度で入射するので、光検出器6cに入射す
る以前に十分減衰すると考えられる。しかし、この光12
0が、導波路表面に設置された回折格子12b及びに11bに
入射すると、回折格子により回折され、基板内部を伝播
する不要な光121となる。この光121は、基板内部を伝播
し、光検出器6cに入射して、光検出器6cで検出する信号
のS/N比を悪化させる原因となる。このような性能劣化
を防止するため、基板底面に反射防止膜7bを設置する。
この反射防止膜7bは、回折格子12bで回折されなかつた
光122が、基板底面で反射光120を発生することを防止す
る。このようにすることで、不要な光120が発生せず、
それゆえ不要な光121をも防止することができる。これ
より、光検出器6cで検出する信号のS/N比の悪化を防止
し、常に安定して高い光学性能を維持するという効果が
ある。以上のような反射防止膜7bを用いた不要な光防止
方法の他、第６図における反射光120が回折格子12b及び
グレーテイングカツプラー11bに入射しないように、お
のおのの素子の配置を決定することで、不要光を防止す
る方法もある。この手法は、基板の厚み、おのおのの光
学素子の配置面の寸法，角度等を適当に設定することで
実現できる。この際には、反射防止膜7bが不要となり、
構造を簡略化できるという効果がある。

次に、第10図及び第11図を用いて、光の利用効率の向
上方法につき説明する。

第10図及び第11図は、第１図における回折格子12bを
含んだ断面における断面図となつている。また、以下の
論議は、断面位置を変え、第１図における回折格子12a
を含んだ断面、及び第１図における回折格子12cを含ん
だ断面でもそれぞれ同様に成り立つ。

第10図において、第１図における半導体レーザー５か
ら射出し、第１図におけるレンズ3aにより平行光とされ
た光125は、基板１を通過し、回折格子12bに入射して、
これを透過し、光126となつて、第１図におけるレンズ3
bにより集光されて、第１図における光情報媒体20に至
る。光125が回折格子12bを透過する際、回折格子の設計
条件によつては、回折光127,128が発生する。回折光12
7,128の発生により、光情報媒体に至る光126の光量が減
じられ、半導体レーザーから射出した光を十分に効率よ
く光情報媒体に照射することができないことがある。こ
れらの回折光127,128の発生を抑える事ができれば、光
の利用効率を向上させる事ができる。

回折光127,128の発生を抑えるための手法につき説明
する。第12図には、光を伝播する２つの媒体の境界に存
在する回折格子に入射した光が、回折格子からどのよう
な角度で射出するかを示したものである。第12図を第10
図に適用するためには、第12図における第１図の媒体を
第10図における基板に、第12図における第２の媒体を第
10図における基板外部の空間（通常は空気）にすれば良
い。ここで、１次回折光及び−１回折光を含み、任意の
ｍ次の回折光（ｍ＝±1,±2,±3,±4,…）が発生しない
ようにするには、第12図の式４及び式６を含み、第８式
が成立するようにすれば良い。これらの式が成立するよ
うに、おのおのの設計パラメーターを決定することによ
り、任意のｍ次の回折光の発生を防止することができ
て、第10図の回折光126及び128の発生を防止することが
できる。なお、第10図には１次回折光及び−１次回折光
のみ記載されているが、一般的にｍ次の回折光について
も同様のことがいえる。以上のように、おのおのの構造
を決定することにより、半導体レーザーから射出した光
を十分に効率よく光情報媒体に照射することができ、信
号読みだし，書き込み動作の安定化，半導体レーザーの
小型化が計れるという効果がある。

次に、第11図において、第１図における光情報媒体20
で反射し、第１図におけるレンズ3bにより平行光とされ
た、第11図の光110は、回折格子12bに入射し、ここで一
部は透過し、光111となる。また一部は回折し、−１次
回折光112となる。また一部は１次回折光130となる。こ
こで、実際に第１図における光検出器6a〜6eに入射し、
有効な信号を生成する光は−１次回折光112であり、こ
の他の光111及び１次回折光130は不要な光である。不要
な光111は第９図で述べた方法で基板外部に効率よく排
除することができる。不要な光129は、これが直接光検
出器6cに入射したり、あるいは基板底面において反射し
て反射光130となり、反射光130が光検出器6cに入射した
りする事により、光検出器で検出される信号のS/N比が
悪化する可能性がある。

１次回折光129を防止することを考える。ここで、第1
2図を第11図に適用するために、第12図における第１の
媒体を第11図における基板外部の媒体（通常は空気）に
選び、第12図における第２の媒体を第10図における基板
に選ぶ。このようにした際、第11図において−１次回折
光が発生して、かつ１次回折光が発生しないためには、
第12図における式４が成立せず、かつ式６が成立すれば
よい。このように回折格子の構造を設計することで、第
11図の１次回折光129及び反射光130を防止することがで
き、光検出器で検出される信号のS/N比が悪化する事を
防止して、常に高い光学性能を維持できるという効果が
ある。

次に、第13図を用いて、第１図における光検出器6a〜
6eの設置手法につき説明する。第13図は、第１図の一部
を省略したものをもとに描いたものである。基板１には
導波路２が設置されている。ここで、導波路に補助部材
1aを取り付ける。そして、光検出器6a〜6eが設置される
面がほぼ同一平面になるように、補助部材を固定する
か、補助部材を固定したあと、光検出器6a〜6eが設置さ
れる面がほぼ同一平面になるように研磨する。このよう
にしたあと、この面に光検出器6a〜6eを取り付けた場
合、光検出器を取り付ける面が平面であるため、光検出
器が安定して取り付けることができ、所定の光学性能を
長期にわたり維持できるという効果がある。また、光検
出器6a〜6eの固定に接着剤を使用した場合、接着剤の効
果に伴なう接着剤の収縮が生じても、アライメントが狂
う事無く、簡単な調整で高い光学性能を実現できるとい
う効果がある。

光検出器6a〜6eの形状によつては、補助部材1aを省略
し、基板１のみに接続してもよい。この場合、部品数を
低減でき、さらに補助部材によりい導波路２の等価屈折
率が変化することによる導波光の散乱を低減できるとい
う効果がある。

次に第14図を用いて、第１図におけるレンズ3aの保持
方法につき説明する。第14図は、第１図の一部を省略し
たものをもとに描いたものである。半導体レーザー５か
ら射出した光は、基板１に直接、あるいは補助部材1bを
用いて間接的に取り付けられたレンズ3aにより、平行光
とされ、レンズ3bにより光情報媒体20に照射される。こ
こで、レンズ3aを基板１に対し固定しているので、両者
の相対的位置が変化することが少なく、常に安定して所
定の光学性能を維持することができるという効果があ
る。ここで、レンズ3aと補助部材1bとは、別々に制作し
て両者を固定しても良い。この場合、互いの製造工程を
独立に行なうことができるので、製造が楽になる、製造
精度が向上するという効果がある。また、両者を単体と
して（両者を一つの部品として）製造しても良い。この
場合、全体の部品数が減り、信頼性が向上するという効
果がある。このように、補助部材1bを用いているのは、
レンズ3aの開口部分を有効に利用するためで、レンズ3a
を最小の大きさのものを用いることができるという効果
があるためである。また、補助部材1bを使用せずに、レ
ンズ3aを直接基板１に固定しても良い。この場合、部品
数が減り、信頼性が向上するという効果がある。レンズ
3aと基板１との固定、レンズ3aと補助部材1bとの固定、
補助部材1bと基板１との固定には、光源の発振波長にお
いて光を通過する接着剤を使用すると、接着方法が簡単
で光学性能の高い固定ができる。

次に、第15図から第21図を用いて、トラツクエラー信
号，フオーカスエラー信号，読み出し信号、の検出のし
かたを検出する。第15図から第20図は、第１図における
基板１を、導波路２に垂直でありかつ導波路がある方向
から見た図になつており、特に光検出器の近傍を描いた
ものになつている。また、第21図は信号処理系を描いた
ものになつている。

第15図から第17図を用いてフオーカスエラー信号の検
出法につき説明する。第15図は、第１図における光情報
媒体20の反射面が、第１図におけるレンズ3bの形成する
焦点の位置に存在した場合であり、フオーカスエラーが
無い場合である。第１図におけるグレーテイングカツプ
ラー11aで結合した光131は、隣接して設置された光検出
器6aと6bの境界近傍に焦点を形成させながら、双方の光
検出器に入射する。この際、光検出器6aで検出される信
号量と、光検出器6bで検出される信号量とは等しい。逆
に、両方の光量が等しくなるように光検出器6aと6bを設
置する。また、第１図におけるグレーテイングカツプラ
ー11bで結合した光132は光検出器6cに入射する。また、
第１図におけるグレーテイングカツプラー11cで結合し
た光133は、隣接して設置された光検出器6dと6eの境界
近傍に焦点を形成させながら、双方の光検出器に入射す
る。この際、光検出器6dで検出される信号量と、光検出
器6eで検出される信号量とは等しい。逆に、両方の光量
が等しくなるように光検出器6dと6eを設置する。

第16図は、第１図における光情報媒体20が、第１図に
おけるレンズ3bの形成する焦点の位置よりも基板１に近
い側に存在した場合であり、フオーカスエラーが存在す
る場合である。第１図におけるグレーテイングカツプラ
ー11aで結合した光134は、隣接して設置された光検出器
6aと6bの境界近傍に焦点を形成させながら、光検出器に
入射する。この際、光134は光検出器6aの存在する側に
偏向されていて、光検出器6aで検出される光量が、光検
出器6bで検出される光量より大きい。また、第１図にお
けるグレーテイングカツプラー11bで結合した光135は光
検出器6cに入射する。また、第１図におけるグレーテイ
ングカツプラー11cで結合した光136は、隣接して設置さ
れた光検出器6dと、6eの境界近傍に焦点を形成させなが
ら、光検出器に入射する。この際、光136は光検出器6e
の存在する側に偏光されていて、光検出器6eで検出され
る光量が、光検出器6dで検出される光量より大きい。

第17図は、第１図における光情報媒体20が、第１図に
おけるレンズ3bの形成する焦点の位置よりも基板１から
遠い側に存在した場合であり、第16図の場合と符号の逆
なフオーカスエラーが存在する場合である。第１図にお
けるグレーテイングカツプラー11aで結合した光137は、
隣接して設置された光検出器6aと6bの境界近傍に焦点を
形成させながら、光検出器に入射する。この際、光134
は光検出器6bの存在する側に偏向されていて、光検出器
6bで検出される光量が、光検出器6aで検出される光量よ
り大きい。また、第１図におけるグレーテイングカツプ
ラー11bで結合した光138は光検出器6cに入射する。ま
た、第１図におけるグレーテイングカツプラー11cで結
合した光139は、隣接して設置された光検出器6dと6eの
境界近傍に焦点を形成させながら、光検出器に入射す
る。この際、光139は光検出器6dの存在する側に偏向さ
れていて、光検出器入6dで検出される光量が、光検出器
6eで検出される光量より大きい。

これらのことから、光検出器6aと6bとの出力の差、も
しくは光検出器6dと6eとの出力の差のどちらか一方を算
出すればフオーカスエラー信号が得られる。または、光
検出器6aと6bとの出力の比、もしくは光検出器6dと6eの
出力の比のどちらか一方を算出してもよい。この場合検
出器6aとｂの出力の和が、光源光量変動，光情報媒体の
反射率の変動，トラツキングエラー等で変動したり、光
検出器6dと6eの出力の和が同様な理由により変動して
も、フオーカスエラー信号からそれらの影響を除くこと
ができるという効果がある。または、第21図に示したよ
うに、光検出器6aと6eの出力の和から、光検出器6bと6d
の出力の和を減じても良い。この場合、フオーカスエラ
ー信号からトラツクエラー信号の影響を除くことができ
るという効果がある。

第21図において、光検出器6a〜6eからの信号はプリア
ンプ50により増幅され、加算器51,減算器52により演算
される。これをフオーカスエラー信号として用いる。こ
のフオーカスエラー信号は、第１図における半導体レー
ザー５の光量変動の影響、第１図における光情報媒体20
の反射率の変動の影響、その他の変動の影響がある。こ
のため、加算器57ですべての光検出器の出力を加算した
結果により、自動利得調整回路（Automatic Gain Contr
ol circuit AGC）58により、フオーカスエラー信号を正
規化する（加算結果でフオーカスエラー信号を除す
る。）事により、より変動の少ないフオーカスエラー信
号を得ることもできる。

次に、第18図及び20図を用いて、トラツクエラー信号
の検出方法につき説明する。

第18図は、第１図における光情報媒体20の上のトラツ
ク（情報ビツトが並んでいる列のこと）が、第１図にお
けるレンズ3bの形成する焦点の位置に存在した場合であ
り、トラツクエラーが無い場合である。第１図における
グレーテイングカツプラー11aで結合した光140は、隣接
して設置された光検出器6aと6bの境界近傍に焦点形成さ
せながら、双方の光検出器に入射する。また、第１図に
おけるグレーテイングカツプラー11bで結合した光141は
光検出器6cに入射する。また、第１図におけるグレーテ
イングカツプラー11cで結合した光142は、隣接して設置
された光検出器6dと6eの境界近傍に焦点を形成させなが
ら、双方の光検出器に入射する。この際、光140の光量
と、光142の光量とは等しい。

第19図は、第１図における光情報媒体20の上のトラツ
クが、第１図におけるレンズ3bの形成する焦点の位置に
存在せず、若干ずれている場合であり、トラツクエラー
がある場合である。第１図におけるグレーテイングカツ
プラー11aで結合した光143は、隣接して設置された光検
出器6aと6bの境界近傍に焦点を形成させながら、双方の
光検出器に入射する。また、第１図におけるグレーテイ
ングカツプラー11bで結合した光144は光検出器6cに入射
する。また、第１図におけるグレーテイングカツプラー
11cで結合した光145は、隣接して設置された光検出器6d
と6eの境界近傍に焦点を形成させながら、双方の光検出
器に入射する。この際、光143の光量は、光145の光量と
比べて大きくなつている。

第20図は、第１図における光情報媒体20の上の情報ビ
ツトが並んでいるトラツクが、第１図におけるレンズ3b
の形成する焦点の位置に存在せず、第19図の場合と逆方
向に若干ずれている場合であり、トラツクエラーが有る
場合である。第１図におけるグレーテイングカツプラー
11aで結合した光146は、隣接して設置された光検出器6a
と6bの境界近傍に焦点を形成させながら、双方の光検出
器に入射する。また、第１図におけるグレーテイングカ
ツプラー11cで結合した光147は光検出器6cに入射する。
また、第１図におけるグレーテイングカツプラー11cで
結合した光148は、隣接して設置された光検出器6dと6e
の境界近傍に焦点を形成させながら、双方の光検出器に
入射する。この際、光148の光量は、光146の光量と比べ
て大きくなつている。

これらのことから、光検出器6aと6bで検出された信号
を加算した結果と、光検出器6dと6eで検出された信号の
加算した結果との差を検出すればトラツクエラー信号が
得られ、第21図に示したような信号処理方法を用いる。

第21図において、プリアンプ50で増幅された光検出器
6a〜6eからの信号は、減算器53,加算器54により演算さ
れる。これがトラツキングエラー信号として用いる。こ
のトラツキングエラー信号は、第１図における半導体レ
ーザー５の光量変動の影響、第１図における光情報媒体
20の反射率の変動の影響、その他の変動の影響がある。
このため、加算器57ですべての光検出器の出力を加算し
た結果により、自動利得調整回路59により、トラツキン
グエラー信号を正規化する（加算結果でトラツキングエ
ラー信号を除する。）事により、より変動の少ないトラ
ツキングエラー信号を得ることもできる。

第21図においては、上記のフオーカスエラー信号検
出，トラツクエラー信号検出、及び読みだし信号検出回
路の一例が示されている。加算器55及び減算器56により
信号を処理することにより、読みだし信号を得る。ただ
し、必要に応じて、自動利得調整回路60を用いると、各
種の変動要因による信号特性悪化を防止できる。また、
自動利得調整回路58〜60に送る加算器57の演算結果は、
必要に応じてローパスフイルター61を用いることもでき
る。このようにすると、自動利得調整回路58〜60に必要
以上の高周波成分を注入することを防止することがで
き、信号の特性を改善できるという効果が有る。また、
減算器52の結果、あるいは加算器54の結果を、それぞれ
ローパスフイルター62及び63を用いて信号処理すること
ができる。このようにすることで、トラツクエラー信号
やフオーカスエラー信号に読みだし信号が重畳すること
を避けることができ、信号の特性を改善できるという効
果が有る。このローパスフイルターは、自動利得調整回
路58及び59の後で用いても同様である。また、減算器56
の演算結果に、ハイパスフイルター60を用いて信号処理
することができる。このようにすると、読みだし信号か
ら、各種信号処理回路のドリフトの影響、その他のノイ
ズ等の影響を除くことができ、信号の特性を改善するこ
とができるという効果が有る。さらに、ハイパスフイル
ターの変わりに、読みだし信号の周波数帯域をカバーす
るバンドパスフイルターを用いると、よりいつそう信号
の特性を改善することができるという効果が有る。これ
らの信号の改善は、自動利得調整回路60のあとで行なつ
ても同様である。

次に、第22図を用いて、半導体レーザー５のコントロ
ール方法につき説明する。第22図において、半導体レー
ザー５から射出した光は、レンズ3aの作用で平行光とさ
れ、基板１を通過して、レンズ3bにより集光され、光情
報媒体20に焦点を形成する。光情報媒体20に照射する光
の量を予期した値に正しく合わせることは、第15図から
第21図で述べた信号処理の過程で、信号の品位を落とす
ことを防止する上で重用である。このため、予期されな
い光量変動を避け信号の品位を維持する効果を求めて、
半導体レーザー５には、自動光量調整（Automatic powe
r Control、APC）が行なわれることが好ましい。これ
は、半導体レーザー５で発振している光の量を検出し
て、これが常に予期された値になるよう、半導体レーザ
ー５に注入する電流を帰還制御するものである。

半導体レーザー５で発振している光の量を検出する方
法は、半導体レーザー５のツケージ内に実装された光検
出器による方法が有る。この場合、光検出器が半導体レ
ーザー内に実装されているので、装置全体が小型になる
という効果が有る。

半導体レーザー５で発振している光の量を検出する別
な方法は、半導体レーザー５から射出し、レンズ3aで平
行光となつた光が、基板１の底面で反射した光を光検出
器6fで検出する方法が有る。このようにすると、光検出
器に光を導くためのビームスプリツターを、光路（光が
伝播している部分）中に挿入する必要が無く、部品数を
低減できるという効果の他、装置を小型にできるという
効果が有る。光検出器6fに光を入射させる際に、レンズ
3fを用いて光を集光させても良い。このようにした場
合、光検出器6fの光受光部分の面積が小さい場合でも、
光を有効に光検出器に入射させることができるため、光
検出器を小型化し、装置を小型化できるという効果の他
の、光検出の際の感度を向上させることができるという
効果が有る。

半導体レーザー５で発振している光の量を検出する別
な方法は、半導体レーザー５から射出し、レンズ3aで平
行光となつた光が、導波路表面で反射した光を光検出器
6gで検出する方法が有る。このようにすると、光検出器
に光を導くためのビームスプリツターを、光路中に挿入
する必要が無く、部品数を低減できるという効果の他、
装置を小型にできるという効果が有る。光検出器6gに光
を入射させる際に、レンズ3gを用いて光を集光させても
良い。このようにした場合、光検出器6gの光受光部分の
面積が小さい場合でも、光を有効に光検出器に入射させ
ることができるため、光検出器を小型化し、装置を小型
化できるという効果の他、光検出の際の感度を向上させ
ることができるという効果が有る。

半導体レーザー５で発振している光の量を検出する別
な方法は、半導体レーザー５から射出し、レンズ3aで平
行光となつた光が、回折格子12bで回折した光を光検出
器6hで検出する方法が有る。第10図における回折光128
を用いる訳である。第10図の説明においては、回折光12
8を発生しないように、回折格子12bを設計することもで
きると述べたが、この回折光128を用いる場合は、回折
光が発生する条件で各部の構造を設計する。このような
構造にすると、光検出器に光を導くためのビームスプリ
ツターを、光路中に挿入する必要が無く、部品数を低減
できるという効果の他、装置を小型にできるという効果
が有る。光検出器6hに光を入射させる際に、レンズ3hを
用いて光を集光させても良い。このようにした場合、光
検出器6hの光受光部分の面積が小さい場合でも、光を有
効に光検出器に入射させることができるため、光検出器
を小型化し、装置を小型化できるという効果の他、光検
出の際の感度を向上させることができるという効果が有
る。

半導体レーザー５で発振している光の量を検出する別
な方法は、半導体レーザー５から射出し、光情報媒体20
で反射し、回折格子12bで回折した光のうち、第11図に
おける回折光129を、光検出器6iで検出する方法が有
る。第11図の説明においては、回折光129を発生しない
ように、回折格子12bを設計することもできると述べた
が、この回折光129を用いる場合は、回折光が発生する
条件で各部の構造を設計する。このような構造にする
と、光検出器に光を導くためのビームスプリツターを、
光路（光が伝播している部分）中に挿入する必要が無
く、部品数を低減できるという効果の他、装置を小型に
できるという効果が有る。光検出器6iに光を入射させる
際に、回折光が基板裏面を透過した光を直接受光しても
良い。この場合、構造が簡単になるという効果が有る。
また、基板裏面で全反射がおきたりするなど、透過光強
度が不十分な場合は、補助部材1cを基板１に固定し、光
を有効に基板裏面から透過させることができる。この場
合、光の利用効率が向上するという効果が有る。また、
補助部材1cを基板１と同じ材質のものを用いることがで
きる。この場合、補助部材1cと基板１との屈折率の差が
なくなるので、光の透過率が向上するという効果が有
る。補助部材1cと基板１との固定には、光源の波長にお
いては光を透過する接着剤を用いることができる。この
ようにした場合、補助部材1cと基板１との位置関係が安
定化し、長期にわたる信頼性が向上するという効果が有
る。また、レンズ3iを用いて光を集光させても良い。こ
のようにした場合、光検出器6iの光受光部分の面積が小
さい場合でも、光を有効に光検出器に入射させることが
できるため、光検出器を小型化し、装置を小型化できる
という効果の他、光検出の際の感度を向上させることが
できるという効果が有る。

以上のような方法のうち１つ、あるいは任意の２つ以
上を同時に用いて、半導体レーザー５で発振している光
の強度を測定する、測定結果を自動光量調整回路65に帰
還し、半導体レーザー５で発振している光量を安定化す
る。

光情報媒体に情報を書き込む際には、自動光量調整回
路65に、半導体レーザーの光量を任意の値に調整あるい
は変強することができる、光変調信号入力部を設ける。
光情報媒体に信号を書き込む時の動作については後述す
る。

高周波発振器66を設けて、自動光量調整回路65に高周
波を入力し、半導体レーザー５の注入電流に高周波を重
畳する事ができる。このような高周波重畳を行なう事に
より、半導体レーザー５の動作が安定化するという効果
が有る。また、高周波発振器66で発振する周波数は、第
21図の信号処理系から出力される信号の波長帯域と別な
波長帯域にあるようにする。これにより、第21図の信号
処理装置からの信号から、高周波発振器66の発振周波数
のものを取り除くことで高周波重畳の影響を除くことが
でき、信号の品位を維持しつつ安定して高周波重畳がで
きるという効果が有る。

半導体レーザー５がシングルモードレーザーである場
合、注入電流に高周波を重畳すると、発振モードはマル
チモードになることが有る。半導体レーザー５にマルチ
モードレーザーを用いた場合も含め、マルチモード発振
では、レーザーからの射出光は、比較的広い発振波長帯
域を有する。グレーテイングカツプラーにマルチモード
のレーザー光をが入射した場合、グレーテイングカツプ
ラーの結合条件を考えると、結合できる光の波長帯例は
マルチモードの発振波長帯域より小さいことが有る。こ
のような場合、結合する光の波長帯域以外の光は結合で
きないので、光の利用効率が減少してしまう。これに対
し、第３図のような外部の回折格子で波長変動に対する
対策をほどこした光集積回路では、広い波長帯域にわた
り光を結合することができるので、マルチモードレーザ
ーを用いた場合でも、光の利用効率が上げられるという
効果が有る他、マルチモードレーザーを用いることによ
り、レーザーノイズの低減，レーザーへの戻り光防止装
置を簡略化できる、等の効果が有る。ここで、戻り光と
は、レーザーから射出した光のうち、レーザー外部の光
学部品等により反射し、再びレーザーに戻つてくる光の
ことである。これは、レーザーで発振する光の量や波長
の変動（レーザーノイズ）の原因となるものである。

第21図において、自動利得調整回路58〜60においてト
ラツクキングエラー信号，フオーカシングエラー信号，
読み出し信号の正規化の際に用いる信号として、加算器
57の演算結果を用いた。この正規化のための信号源とし
て、第21図の加算器57の出力でなく、第22図における光
検出器6f,6g,6h,6iからの出力のうち一つ、あるいは複
数を用いることができる。このようにした場合、第21図
における信号処理系を簡略化することができるという効
果が有る。

次に、第23図を用いて、本実施例の調整装置の説明を
行なう。第23図は、調整装置の斜視図を示している。第
23図において、光源5aから射出した光は、レンズ3dを通
過する。ここで、光源5aはレーザーを用いることが好ま
しい。また、このレンズ3dは、光の進行方向に移動可能
な直進ガイド機構70の上に設置されている。アクチユエ
ーター71でこのレンズを駆動することにより、レンズ3d
から出る光を平行光としたり、発散光としたり、収束光
とすることが可能になつている。レンズ3dを通過した光
は、回折格子12a,12b,12cに入射し、一部の光は回折せ
ず透過する。この光は、導波路2,基板１を透過して基板
外部に射出し、必要に応じて反射鏡7e等を用いて偏向さ
れる。この光は、レンズ33c,シリンドリカルレンズ3eの
作用で焦点を形成し、焦点の近傍に設置された４分割光
検出器アレイ3jに入射する。レンズ3dを通過した光が、
平行光か、収束光か、発散光か、により、レンズ3c及び
シリンドリカルレンズ3eで集光した光の焦点位置が変化
する。シリンドリカルレンズ3eによる非点収差により、
この焦点位置変化は、光検出器アレイ3jのおのおのの光
検出器に入射する光の量の比の変化となる。これより、
この光検出器アレイ3jからの出力を、演算装置67で処理
することにより、光検出器アレイ3jの上の比点収差の量
を知ることができ、レンズ3d及びシリンドリカルレンズ
3eによる焦点位置が分かる。この値より、レンズ3dを通
過した光が平行光か、発散光か、収束光かを定量的に判
別でき、グレーテイングカツプラー12a〜12cに入射する
光が、平行光か、収束光か、発散光かが分かる。

演算装置67の出力は、コントローラー80に取り込まれ
る。この情報をもとに、コトローラー80がアクチユエー
ター71を駆動することにより、レンズ3dを通過する光
を、平行光としたり、発散光としたり、収束光としたり
任意に設定するを可能とする。

基板１上に集積化された素子は、モノリシツクに作ら
れた部分は、調整の必要がないが、光検出器6a〜6eを外
付け部品（基板1,導波路２、あるいはこれらにモノリシ
ツクに取り付けられたものに、接着剤や、補助的な取り
付け器具を用いて取り付けたものを外付け部品と称する
ことにする。基板１にある反射膜，反射防止膜等はモノ
リシツクなものであるとする。）とした場合、この取り
付け部品の取り付けと、取り付け位置の調整の必要があ
る。

光検出器の位置調整は、以下のような要領で行なう。
モノリシツクな部品が取り付けられ、光検出器が取り付
けられていない状態で、基板１を微動台72aに固定す
る。微動台72aは微動台72bと組み合わされて回転運動
し、回折格子12a〜12cに入射する光の入射角を調整す
る。微動台72a,72bはコントローラー80に接続されたア
クチユエーター72cにより運転される。光検出器6a,6b
は、部品チヤツク可能な３次元移動装置73aにより部品
供給台から取り出され、基板１の端面近傍におかける。
また、光検出器6cは、部品チヤツク可能な３次元移動装
置73bにより部品供給台から取り出され、基板１の端面
近傍におかれる。また、光検出器6d,6eは、部品チヤツ
ク可能な３次元移動装置73cにより部品供給台から取り
出され、基板１の端面近傍におかれる。おのおのの光検
出器には、第21図で示した信号処理回路が接続される。

レンズ3dを通過した光を平行光にセツトし、回折格子
12a〜12cに入射させる。ここに入射した光の一部は回折
し、第１図から第３図で説明したように、反射膜7a,グ
レーテイングカツプラー11a,11b,11c等により、基板１
に設けられた導波路２を伝搬する光となる。レンズ10a
〜10fにより集光した光は、基板１の端面から射出し、
その光の一部は光検出器6a〜6eに入射する。おのおのの
光検出器で検出された信号の緩和が最大になるように、
微動台72aを調整し、回折格子12a〜12cに対する光の入
射角度を調整する。この最大点がもとまつた後、光検出
器6a,6b,6d,6eに光が入射するようにしながら、第21図
のトラツキングエラー信号，フオーカスエラー信号が中
立の値を示すように、３次元移動装置73a,73cを駆動し
て、光検出器の位置を微調節する。また、光検出器6c
は、単独の出力が最大になるように、その位置を調整す
る。位置の微調整が終了した後、３次元移動装置73dに
乗せられた吐出装置74により、接着剤が基板と光検出器
6a〜6eにつけられ、接着剤の硬化により光検出器は固定
される。ここで、接着剤の硬化の際に、照射装置81から
発生する電磁波（赤外線，可視光，赤外線，電子線、そ
の他のエネルギー）を接着剤に照射して、接着剤の硬化
の促進を計つてもよい。この際は、接着強度の増加，接
着に要する時間の短縮ができるという効果がある。ま
た、光検出器6a〜6eを取り付ける際に、第13図に示した
ような補助部材1aを用いてもよい。補助部材1aを基板１
に接着し、接着剤を基板１と光検出器6a〜6eと補助部材
1aにつけることにより、接着の際の接着強度を向上する
ことができる。この際は、光検出器の取り付け強度が向
上し、安定な光学性能を長期間保持できるという効果が
ある。

光検出器を固定する接着剤には、光源の波長帯域にお
いては光を少ない減衰率で透過する物質（透光性物体と
称する）である接着剤を用いるとよい。この場合、光路
中に接着剤が存在しても、光の損失が少なく、組み立て
が簡略化されるという効果がある。

また、光検出器と基板、あるいはさらに補助部材との
接着には、接着剤による手法の他、熱あるいは圧力の片
方、あるいは双方を同時に用いた溶着による手法を用い
ることができる。その一手法にアノーデイツクボンデイ
ングがあるが、その他を含め、この手法によると、接着
剤が不要になる他、より接着部の信頼性が向上するとい
う効果がある。

光検出器の取り付けが終了した後、実際の稼動状況を
模擬して、光学的特性の評価を行なうことができる。フ
オーカスエラーが発生した場合の模擬は、アクチユエー
ター71を用いてレンズ3dを移動することで行なう。また
は、第23図には則さないが、レズ3dは固定し、光源5aを
光軸方向に移動可能な構造にして、光源5aの位置を変化
させることで行なつても同様な模擬ができる。また、ト
ラツキングエラーの模擬は、光源5aから回折格子12aに
至る経路、及び光源5aから回折格子12cに至る経路の片
方あるいは両方に、光の減衰器75aをアクチユエーター7
5b及びレール75cを挿入して、回折格子12aに入射する光
の量と、回折格子12cに入射する光の量との比を変化さ
せることにより行なう。また、読みだし信号の模擬は、
波長板76aを回転装置76bに取り付け、アクチユエーター
76cを用いてこれを回転させることで行なう。これらの
模擬装置により、実動作時の光学系の性能評価を行なう
ことができ、十分な性能を有するものを選択的に製品と
することで、製品信頼性の向上を計ることができるとい
う効果がある。

また、光検出器6a〜6eをすべて接着する以前にこの評
価を行ない、この結果も含めて光検出器6a〜6eの取り付
け位置の決定を行なうこともできる。この場合、特性が
不十分な光学系を、光検出器の位置の微調整をすること
で、特性を所定の値に回復することが場合によつては可
能であり、生産における歩止まりを改善できるという効
果がある。

この装置は、コンピユーターによる自動組み立て、評
価に適した手法を用いており、生産性の向上を計ること
ができる。

次に、第24図を用いて、光学素子の光ピツクアツプへ
の実装方法について説明する。第24図は、光ピツクアツ
プ構造の斜視図である。第24図において、半導体レーザ
ー５は、補助部材201に取り付けられている。補助部材2
01は、ハウジング200に、ねじ202を用いて取り付けられ
る。ねじ202のねじ頭を除いた外径は、補助部材201に開
けられた穴より小さく、バツクラツシユを有する。この
バツクラツシユを利用して、補助部材201に取り付けら
れた半導体レーザー５の取り付け位置の調整を行なう。
半導体レーザーには、ねじ202で直接ハウジング200に固
定可能な穴付きのフランジを有したものを用いてもよ
い。この場合、補助部材201は省略することができる。
また、補助部材201あるいは半導体レーザー５の固定に
は、ねじではなく、接着剤を用いたり、溶接を用いても
よい。半導体レーザー５から射出した光は、レンズ3aに
より平行光とされる。ここで、レンズ3aは、円筒状の外
殻203を有しており、ハウジング200に固定されたスプリ
ング204により、壁面205に押し付けられている。片面20
5は平行でない２つの平面からなつており、２つの面に
押し当てられたレンズ3aの外殻203は、レンズ3aの光軸
方向に移動できる構造となつている。このレンズ位置の
移動を利用して、半導体レーザー５から射出した光を平
行となるように調節する。これが平行となつた後は、外
壁とハウジング200とは、位置がずれないように、接着
剤，ねじ等を用いて互いを固定することもできる。

レンズ3aの外殻203の押さえにスプリング204を用いて
いるが、このスプリング204は、外殻203を壁面205に押
し付けて仮固定し、調整を容易にする効果のあるもので
ある。調整の際に、壁面205に押し当てつつ調整を行な
うという手段によると、、このプリング204を省略する
ことができる。この場合、部品数を低減できるという効
果がある。

レンズ3aを射出した光は、基板１を通り抜け、反射鏡
13で偏向される。この反射鏡は、複数の平面からなる壁
面206に接して設けられていることで、その取り付け位
置が設定される。反射鏡13とハウジング200とは、接着
剤等を用いて固定される。反射鏡13で偏向された光が、
ハウジングに対し所定の角度となるように、半導体レー
ザー５の取り付け位置を調整する。または、反射鏡13を
固定する前に、反射鏡13の姿勢を調整して、反射鏡13で
偏向された光が、ハウジングに対し所定の角度となるよ
う調整し、その後に反射鏡13を壁面206に固定してもよ
い。

ハウジング200は、レンズアクチユエーター210が、ね
じ207及び調節ねじい208で取り付けられている。調節ね
じ208をハウジング200にねじ込む際に、レンズアクチユ
エーター210とハウジング200との間にスプリング209を
はさみ込む。調節ねじ208の締め込み具合により、ハウ
ジング200に対するレンズアクチユエーター210の姿勢の
調節ができるようになつている。この調節は、反射鏡13
で偏向された光の光軸と、レンズアクチユエーター210
に搭載されたレンズ3bとの光軸とが平行となるようにす
る。このような構造を取ることにより、容易にレンズア
クチユエーター210の光軸調整ができるという効果があ
る。また、第24図とは別にスプリング209の代りに、シ
ムをレンズアクチユエーター210とハウジング200との間
にさはみ、ねじ208をしめ込む構造とすることもでき
る。この場合、光軸調整はシムの厚みを変えることによ
り行なう。このような構造により、レンズアクチユエー
ター210の取り付け強度を向上することができ、光軸の
長期安定化，信頼性の向上を計ることができる。

レンズ3bで形成された焦点位置に、疑似光情報媒体20
aを設置する。これは、光学系の調整を行なう際に、本
来光情報媒体がある位置に仮設する調整用の治具であ
る。これより、疑似光情報媒体20aに、本来の光情報媒
体を用いても、反射鏡を用いてもよい。

疑似光情報媒体20aからの反射光は、レンズ3bを透過
し、反射鏡206で偏向され、回折格子12a,12b,12cに入射
する。この後は、これまで述べてきたプロセスにより光
検出器6a〜6eに光が入射する。光検出器からの出力は、
第21図に示した信号処理を受け、読みだし信号，トラツ
クエラー信号，フオーカシングエラー信号が出力され
る。

回折格子12a〜12cに光が正確な角度で入射すること
は、グレーテイングカツプラー11a〜11cにおいて、効率
よく光を結合するために重要である。このための、角度
調整方法について説明する。ここでは、第24図及び、第
24図の角度調節部分の拡大図である第25図を用いて説明
する。

基板２には、ホルダー212及びホルダー214が取り付け
られている。この取り付け法は、ねじ止め，かしめ，接
着剤による接着等が考えられる。基板１とホルダー212,
214とで、熱膨張率の差が無いか少ないようにすること
で、基板１やホルダー212,214にかかる熱応力を減じる
ことができる。これは、信頼性の向上の効果がある。ホ
ルダー212は、柔軟部分213が設けられている。これは、
ホルダー211間に、くびれ部分を設けることで実現して
おり、この部分は蝶番としての機能を持つ。ホルダー21
2にばね性材料を用いることで、このくびれ部分の柔軟
性を向上することができる。ホルダー212の、基板１が
接着されていない一端は、ハウジング200にねじ219を用
いて固定されている。これより、ホルダー214が固定さ
れていなければ、ホルダー212の柔軟部213を蝶番とし
て、基板１とハウジング200との位置関係を、柔軟部213
が伸びる方向以外には、比較的自由に変化させることが
できる。

ホルダー214には少なくとも２つの穴が設けられてお
り、これを通してねじ215,216がハウジング200にあるね
じ穴220にねじ込まれている。ねじ215,216には、ホルダ
ー214とハウジング200との間に、おのおののねじを通つ
てそれぞれスプリング217が設置されている。２つのね
じ215,216の締め込み量により、基板１の傾きの調整を
行なうことができる。すなわち、ねじ215と216の締め込
み量を同時に同量だけ変化させた場合は、基板１の長辺
と入射光のなす角が変化する。また、ねじ215と216の締
め込み量を同量だけ逆に変化させた場合、基板１の短辺
と入射角のなす角が変化する。このような調整を行なう
ことで、疑似光情報媒体21aからの反射光が回折格子12
a,12b,12cに入射する際の入射角度の調整を行なう。

第24図において、基板１の傾きの調整に際し、光の結
合効率を大きくとりつつ、フオーカスエラー信号にのる
直流ドリフトが無視できるような量になるようにする。
このために、第21図の信号処理回路によりこれらの信号
をモニターしつつ、ねじ215,216を調整する。この際、
おのおののねじの軸方向，ハウジング200に開けた穴218
を適宜設けることにより、ねじを回す工具の取り扱いを
容易にすることができるという効果がある。

第24図においては、基板１のうち、回折格子12a〜12c
の存在する側にホルダー214を、光検出器6a〜6eの存在
する側にホルダー212を取り付けている。これが逆に回
折格子12a〜12cの存在する側にホルダー212を、光検出
器6a〜6eの存在する側にホルダー214を取り付けても、
基板の傾き調整に対する効果は同等である。

第24図では、フオーカシング，トラツキングともレン
ズ3bの移動で行なうように、光軸方向及び光軸と垂直方
向にレンズ3bが移動可能なレンズアクチユエーター210
を用いている。これとは別に、レンズアクチユエーター
210はレンズ3bを光軸方向に移動してフオーカシングを
行なうのみで、トラツキングは反射鏡13をガルバノミラ
ーとしてこれを駆動王することにより行なつても良い。
この場合、フオーカシング，トラツキングそれぞれ専用
のアクチユエーターを用いることで、おのおのの動作を
より正確にできるという効果がある。

次に、第26図を用いて、第24図におけるホルダー214,
212の別実施例につき説明する。

第26図において、基板１には、ホルダー214、及びホ
ルダー212aが取り付けられている。ホルダー212aには、
スプリング213aが取り付けられ、このスプリング213aに
は、ホルダー212bが取り付けられている。ホルダー212
b,214をハウジング200に取り付ける手法は、第25図と同
等であり、基板１の傾きの調整方法についても、第24
図，第25図と同様である。ここで、第25図のホルダー21
2をホルダー212aと212bの２つの部分に分割し、両者を
スプリング213aで連結した。これにより、第25図におけ
る柔軟部分213の剛性を自由に設定でき、柔軟部分の信
頼性が向上するという効果がある。

次に、第27図を用いて、第24図におけるホルダー212,
214の別実施例を説明する。

第27図において、基板１はホルダー221に固定されて
いる。ホルダー221は、曲げに対する剛性を向上するた
めに、必要に応じて補強部分221aを有している。さら
に、ホルダー221は、曲げ部分224を有している。曲げ部
分224には曲げに対する補強部分221aを設けないように
したり、穴を開けたり、部分的に材料の厚みを減じたり
する剛性低下部分224aを設ける。これにより、ホルダー
221の長手方向に対して、ホルダー221の、曲げ剛性の最
も弱い部分は、曲げ部分224となるようになつている。
また、ホルダー221は穴225を有している。ねじ226は、
スプリング228,穴225,ワツシヤ227を通してハウジング2
00に締め付けられている。これより、ホルダー221は、
スプリング228の与圧でハウジング200に押し付けられて
いる。以上のような構造により、ホルダー221は穴225を
軸受けとして回転することができ、かつ、曲げ部分224
を蝶番として曲げることができる。

ホルダー221には穴222が設けられており、第25図のね
じ215,216、スプリング217を通してハウジング200にあ
るねじ穴220に固定される。第24図及び第25図に説明し
た手法により、基板１の傾きの調整が行なわれる。

このようなホルダー221を使用することは、部品を一
体化することで部品数の低減を行なえる、ホルダー221
が多量生産に適した形状となつているので、生産性の向
上を計れる、等の効果がある。

ここで、ホルダー221には、必要に応じて光の通過部
分に窓223を設けることができる。このようにすること
で、必要な光を遮る事無く、常に高い光学性能を維持で
きるという効果がある。

スプリング228には、通常のスプリングの他、スプリ
ングワツシヤ，樹脂やゴムを使用したＯリング、等の長
手方向に弾性のある部品を利用することができる。この
ような部品を利用した際は、部品を小型，軽量化できる
という効果がある。

スプリング228は省略することができる。この場合、
基板１の傾きの調整に際して、穴225に軸受けの動作を
させるため、ねじ226を完全には締め付けず、穴225に若
干のバツクラツシユを与える。調整が終了した後は、ね
じ226をバツクラツシユがないように完全に締め付け
る。このようにすることで、部品数の低減，調整終了後
のアライメントの安定化による光学性能の長期維持が計
れるという効果がある。

ワツシユ227は穴225の軸受け動作を滑らかにする目的
のものであるが、ハウジング200のワツシヤ227があたる
部分の表面を滑らかにすることで、省略することができ
る。これにより、部品数の低減が計れるという効果があ
る。

ワツシヤ227をホルダー221とばね228との間、あるい
はばね228とねじ226のばね228があたる部分にも設ける
ことができる。このようにすることで、穴225の軸受け
動作をよりスムーズにし、基板１の傾き調整を容易にす
るという効果がある。

次に、第28図を用いて本発明の基本的動作状況につき
説明する。これまで、第１図から第27図により説明して
きた光学系，機構系を内蔵したハウジング200には、レ
ンズアクチユエーター210が取り付けられている。ハウ
ジング内に内蔵された半導体レーザー（第24図の半導体
レーザー５）は、自動光量調整装置232により駆動され
ている。この光は、これまで述べてきた光学的経路によ
り、レンズアクチユエーター210の中の集光レンズで集
光され、光情報媒体20に焦点が形成される。反射光は再
びハウジング200の中の光学系に入射し、光強度が検出
される。検出信号は、信号処理器231により処理され、
光情報媒体20の情報の読みだし信号，トラツキングエラ
ー信号，フオーカスエラー信号となる。これらの信号は
システムコントローラー230に渡される。

トラツキングを行なう手段は、ハウジング200を移動
させて行なう手段（コーストラツキングと称することに
する。）と、ハウジング200を固定して行なう手段（フ
アイントラツキングと称することにする。）とがある。
コーストラツキングの手段は、ハウジング200をレール
機構255に搭載し、アクチユエーター256によりレール機
構255の上でハウジング200を移動させるものである。フ
アイントラツキングの手段は、第24図におけるレンズア
クチユエーターに内蔵されたレンズ3bをレンズの光軸と
垂直方向に移動させてトラツキングする手段と、第24図
で説明したように、反射鏡13をガルバノミラーとして、
その傾きを変えてトラツキングしたりする手段とがあ
る。フアイントラツキングにおいては、これら２つの手
段のどちらか一方を用いればよい。

トラツキングに際し、トラツクエラー信号に応じた信
号がシステムコントローラー230から駆動回路234aと駆
動回路234bに渡される。駆動回路234aはアクチユエータ
ー256を駆動し、コーストラツキングを行なう。また、
駆動回路234bは上記フアイントラツキング機構を駆動し
て、フアイントラツキングを行なう。

フオーカシングを行なう手段は、レンズアクチユエー
ター210に内蔵された第24図におけるレンズ3bを光軸方
向に移動させて行なうものがある。

フオーカシングに際し、フオーカスエラー信号に応じ
た信号がシステムコントローラー230から駆動回路235に
渡され、これがレンズアクチユエーター210の中のレン
ズを、その光軸方向に移動させ、フオーカシングを行な
う。

回転型の光情報媒体20は、チヤツク機構251により固
定され、モーター250により回転されている。モーター2
50は駆動回路236により駆動されている。駆動回路236
は、システムコントローラー20の指令により、モーター
250を駆動する。また、チヤツク251を駆動するモーター
252は、システムコントローラー230の指令による駆動回
路237により駆動されている。ここで、駆動回路とは、
システムコントローラー230の信号に応じたモーターの
動作を得るためのインターフエース回路である。指令信
号に応じて、相応した周波数（DCを含む）、電力，デユ
ーテイー比の信号をモーターに供給するものである。

光情報媒体20を交換する際は、モーター250の回転を
止め、チヤツク251を外す。次に、システムコントロー
ラー230からの指令により駆動回路258はモーター257を
駆動し、モーター257は搬送機構259を駆動して、レール
260にそつて光情報媒体を蓋261からケーシング252の外
部に搬出する。反対に、外部に光情報媒体をモーター20
に取り付けるには、上記の逆のプロセスによる。

コントローラーは、インターフエース263,電源264と
つながつており、インターフエース263はコントローラ
ーからの光情報読みだし信号を、この図には記されてい
ない外部の装置に渡す際の、インターフエースを行な
う。インターフエース263からの出力は、出力端子266に
つながつている。また、電源264は、ケーシング262内部
の回路，装置の電源となつている。電源264は入力端子2
67から、外部より電力の供給を受けている。

以上の構成により、光情報読み出し装置において、光
学系の部品数を低減でき、生産性の向上と信頼性の向上
が計れるという効果がある。ハウジング200内部の光学
系が小型化するので、ハウジング200自身が軽量化す
る。これは、アクチユエーター256の負荷を軽減するこ
とになる。これにより、アクチユエーター256に供給す
る電力を低減でき省エネルギー化ができるという効果が
ある他、ハウジング200の加速度を向上できることか
ら、コースアクスの時間を短縮でき、情報へのアクセス
時間を短縮できるという効果がある。

また、上記の構成に加え、入力端子265を設けること
ができる。ここからは、図には記されない外部装置から
の記録すべき情報が入力する。この情報はインターフエ
ース263を経由して、自動光量調整装置232に供給され
る。これにより、ハウジング200に内蔵された半導体レ
ーザー（第24図における半導体レーザー５）の光強度が
自動光量調整装置232に与えられた情報に応じ変調され
る。これにより、光情報媒体20に照射される光の強度が
変調される。照射される光のエネルギーにより、光情報
媒体20の光が照射されている部分の性質が変化し、光情
報媒体20に情報が記録できる。この際、磁石270を用い
て、光情報電体20の光が照射されている部分に磁界をか
けておくこともできる。この磁石は、永久磁石、あるい
は電磁石を用いる。

光情報媒体に情報をき込む際に、光の強度を変調させ
ない手段もある。この場合、半導体レーザーの光を、書
き込む情報に応じて変化させず、書き込み時にはある決
められた一定の光量で固定する。読みだし時には、また
別な一定の光量で固定する。そして、書き込みの際に
は、外部からの情報をインターフエース263を経由し
て、電磁石270に供給し、光が照射されている部分の磁
界の方向あるいは強度を変調する。これにより、光情報
媒体20上に情報を記録する。この場合、磁石20をハウジ
ング200に搭載するか、ハウジング200と連動した移動機
構に搭載してもよい。

以上のような構成により、光情報読みだし／書き込み
装置において、前記の光情報の読み出し装置における効
果の他、光情報媒体への光情報も書き込みもできるとい
う効果がある。

自動光量調節装置232には高周波発生器233を接続する
ことができる。ここで、高周波発生器233は、光情報の
読みだし信号、あるいは書き込み信号の有する周波数帯
域より、高い帯域の周波数の高周波を発生する。この高
周波発生器からの信号に応じて、自動光量調整装置232
の出力を変調して、半導体レーザーを高周波で変調す
る。このようにすることで、半導体レーザーの動作を安
定化し、不要な信号を除去してS/N比を向上させること
ができるという効果がある。

次に第29図を用いて、本発明の別な基本動作の説明を
行なう。これまで、第１図から第27図により説明してき
た光学系，機構系を有したハウジング200には、レンズ
アクチユエーター210が取り付けられている。ハウジン
グ内に内蔵された半導体レーザー（第24図の半導体レー
ザー５）は、自動光量調整装置232により駆動されてい
る。この光は、これまで述べてきた経路により、レンズ
アクチユエーター210の中の集光レンズで集光され、光
情報媒体20bに焦点が形成される。反射光は再びハウジ
ング200の中の光学系に入射し、光強度が検出される。
検出信号は、信号処理器231により処理され、光情報媒
体20bの情報の読みだし信号，トラツキングエラー信
号，フオーカスエラー信号となる。これらの信号はシス
テムコントローラー230aに渡される。

トラツキングを行なう手段は、コーストラツキング手
段とフアイントラツキング手段とがあり、第28図で説明
したと同様である。ここでは、コースアクチユエーター
の例として、モーター256bの回転を減速する減速機構25
6cで減速し、歯車256d,256eによりハウジング200を移動
させる例が記入されている。この他、コーストラツキン
グの手法としては、直線レールにボイスコイル型のアク
チユエーターを用いるもの、ハウジング200に設けた回
転軸により、レンズアクチユエーター210を円弧状に移
動させる手法、等がある。これらの手法は、第28図も同
様である。また、フオーカシングを行なう手段も第28図
で説明したと同様である。

カード型の光情報媒体20bは、チヤツク機構251aによ
りベース275に固定されている。ベース275は、コンロツ
ド276を通してクランク277に接続されている。クランク
277をモーター272で回転することにより、ベース275は
直進レール機構255の上を直進往復運動する。

ベース275の往復運動，コンロツド276の運動による振
動を低減するため、クランク277にはマスバランサー277
aが取り付けられる他、クランク277の回転と同期して回
転するバランサー278がある。バランサー278は、モータ
ー277の動力を歯車，ベルトにより伝達し、回転してい
る。例えば、クランク277に備えられた歯車と、バラン
サー278に備えられた歯車とが噛み合わさり、動力が伝
達されたバランサー278が回転する。バランサー278は、
軸受け279により支持されている。バランサー278は、一
つでもよいが、複数設けることによりさらに振動の低減
が計れる。

システムコントローラー230aに信号処理装置231から
渡された信号をもとに、駆動回路234aを通してモーター
256bを駆動することでコースアクセスが行なわれ、ま
た、駆動回路234bを通してフアインアクセス機構を駆動
することでフアインアクセスが実行される。また、駆動
回路235を通してレンズアクチユエーター210を駆動する
ことで、フオーカシング実行される。

光情報媒体20bを交換する際は、モーター272の回転を
止め、チヤツク251aを外す。次に、システムコントロー
ラー230aからの指令により駆動回路258はモーター257を
駆動し、モーター257は搬送機構260aを駆動して、レー
ル260bにそつて光情報媒体20bを蓋261からケーシング26
2の外部に搬出する。反対に、外部の光情報媒体はモー
ターベース275に取り付るには、上記の逆のプロセスに
よる。

コントローラーは、インターフエース263とつながつ
ており、インターフエース263はコントローラーからの
光情報読みだし信号を、この図には記されていない外部
の装置に渡す際のインターフエースを行なう。インター
フエース263からの出力は、出力端子266につながつてい
る。また、システムコントローラー230aは、入力端子26
7から、外部より電力の供給を受けている。

モーター272の回転位相を検出するため、位相検出装
置273が設けられている。ここではこれは、モーター272
により回転する部分に設けられた突起，磁石，等を光学
的に、あるいは磁界センサーにより検出するものであ
る。クランク277の回転位相を検出することにより、ベ
ース275がどの位置にいるかが判断でき、信号読み出し
や書き込みの際のプロセス開始のトリガー信号に使うこ
とができ、信号読み出し及び書き込みのプロセスコント
ロールを容易にするという効果がある。以上の構成によ
り、カード型光情報媒体読み取り装置において、光学系
の部品数を低減でき、生産性の向上と信頼性の向上が計
れるという効果がある。ハウジング200内部の光学系が
小型化するので、ハウジング200自身が軽量化する。こ
れは、アクチユエーター256bの負荷を軽減することにな
る。これにより、アクチユエーター256bに供給する電力
を低減でき省エネルギー化ができるという効果がある
他、ハウジング200の加速度を向上できることから、コ
ースアクセスの時間を短縮でき、情報へのアクセス時間
を短縮できるという効果がある。また、クランク機構を
用いて、低振動かつエネルギー効率のよい光情報媒体の
往復運動機構が実現できる。

また、上記の構成に加え、入力端子265を設けること
ができる。ここからは、図には記されない外部装置から
の記録すべき情報が入力する。この情報はインターフエ
ース263及びシステムコントローラー230aを経由して、
自動光量調整装置232に供給される。これにより、ハウ
ジング200に内蔵された半導体レーザー（第24図におけ
る半導体レーザー５）の光強度が自動光量調整装置232
に与えられた情報に応じ変調される。これにより、光情
報媒体20bに照射される光の強度が変調される。変調さ
れる光のエネルギーにより、光情報媒体20の光が照射さ
れている部分の性質が変化し、光情報媒体20b上に情報
が記録できる。この際、磁石270aを用いて、光情報媒体
20の光が照射されている部分に磁界をかけておくことも
できる。この磁石270aは、永久磁石、あるいは電磁石を
用いる。ここでは、ベース275の一部に永久磁石を設置
した例を示したが、ベース275とは別体にして、運動し
ない部分に磁石を設置してもよい。

光情報媒体に情報を書き込む際に、光の強度を変調さ
せない手段もある。この場合、半導体レーザーの光を、
書き込む情報に応じては変化当させず、書き込み時にあ
る決められた一定の光量で固定する。読みだし時には、
また別な一定の光量で固定する。そして、外部からの情
報をインターフエース263を経由して、電磁石270aに供
給し、光が照射されている部分の磁界の方向あるいは強
度を変調する。これにより、光情報媒体20上に情報を記
録する。この場合、磁石20aをハウジング200に搭載する
か、ハウジング200と連動した移動機構に搭載してもよ
い。

以上のような構成により、光情報の読み出しの他、光
情報媒体への光情報の書き込みもできるという効果があ
る。

第29図には示さなかつたが、第28図同様、自動光量調
節装置232には高周波発生器を接続することができる。
効果等も同様である。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
以下に記載されるような効果を奏する。

（Ａ） 光学系に光を供給する光源の波長が変動した際
では、光学的性能の劣化を防止し、常に所定の光学性能
を維持することができるという効果がある。

（Ｂ） 導波路を伝播する光を集光する導波路レンズの
N.A.を大きくしても、収差の少ない、光利用効率の高い
レンズを構成することができるという効果がある。

また、導波路レンズ群のうち、凹レンズと凸レンズを
組み合わせることにより、通常のバルクの色消しレンズ
と同様、色消し効果を生むことができ、性能の高いレン
ズ群を構成できるという効果がある。

（Ｃ） 光学系に用いる光検出器に、不要な光が入射す
ることを防止し、光検出器からの検出信号のS/N比を向
上して、光学系の光学性能を向上させるという効果があ
る。

（Ｄ） 光検出器を信頼性高く固定することができ、長
期間にわたり常に所定の性能を維持できるという効果が
ある。

（Ｅ） 光学的性能を劣化させずに、レーザーノイズの
低減手法を実施することができ、光学的性能を向上する
ことができるという効果がある。

（Ｆ） 単純な機構により、基板のアライメントを簡単
に調整でき、光学性能の維持と生産性の向上をはかるこ
とができるという効果がある。

（Ｇ） 単純な構成で所定のトラツキングとフオーカシ
ング機構を有する光ヘツドを構成した。

（Ｈ） アクセス時間の短い、かつ簡単な構成の光情報
読み取り装置、あるいは、光情報書き込み装置、あるい
光情報読み書き装置を実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は第１図に
おける実施例の横断面図である。第3A図および第3B図は
第１図における実施例の断面図の部分拡大図である。第
４図から第11図は、第１図における実施例の横断面図で
あり、基板内部の光の信号を状況を説明する説明図であ
る。第12図は第10図及び第11図における光の回折の状況
をより詳細に説明した解説図である。第13図は本発明の
一実施例であり、光検出器の固定法を示す説明図であ
る。第14図は本発明の一実施例であり、レンズの固定法
を示す説明図である。第15図から第20図は、光検出器に
光が入射する状況を示した、説明図である。第21図は、
光検出器からの出力を処理する信号処理回路のブロツク
図である。第22図は、半導体レーザーの駆動方法を示し
たブロツク図である。第23図は、光学系を調整する際の
調整装置の斜視図である。第24図は本発明の一実施例
で、光情報読み取り／読み書き装置における光ヘツドの
光学部品の実装方法を示した斜視図である。第25図から
第27図は基板を保持し、かつ微調整するためのホルダー
の斜視図である。第28図は、光情報読み取り／読み書き
装置の全体のブロツク図を示している。第29図は光除去
読み取り／読み書き装置の別な構成の実施例の、全体の
ブロツク図を示している。 １……基板、1a〜1c……補助部材、２……導波路、3a〜
3d……レンズ、3e……シリンドリカルレンズ、3f〜3i…
…レンズ、3j……光検出器アレイ、５……半導体レーザ
ー、5a……光源、6a〜6e……光検出器、6f〜6i……光検
出器、7a……誘電体多層反射膜、7b……反射防止膜、7c
……反射防止膜、7d……反射膜、7e……反射鏡、10a〜1
0f……レンズ、11a〜11c……グレーテイングカツプラ
ー、12a〜12c……回折格子、13……反射鏡、20……光情
報媒体、20a……疑似光情報媒体、20b……光情報媒体、
21……情報ビツト、30……斜面、50……プリンアンプ、
51……加算器、52……減算器、53……減算器、54……加
算器、55……加算器、56……減算器、57……加算器、58
〜60……自動利得調整回路、61〜63……ローパスフイル
ター、64……ハイパスフイルター、65……自動光量調整
回路、66……高周波発振器、67……演算装置、70……直
進ガイド機構、71……アクチユエーター、72a,72b……
微動台、72c……アクチユエーター、73a〜73d……３次
元移動装置、74……吐出装置、75a……減衰器、75b……
アクチユエーター、75c……レール、76a……波長板、76
b……回転装置、76c……アクチユエーター、80……コン
トローラー、81……照射装置、100〜106……光、110…
…光、111……光、112……回折光、113,114……光、115
……導波光、116……光、117……透過光、120……光、1
21……光、122……光、125……光、126……光、127〜12
9……回折光、130……光、131〜148……光、200……ハ
ウジング、201……補助部材、202……ねじ、203……外
殻、204……スプリング、205……壁面、206……壁面、2
07,208……ねじ、209……スプリング、210……レンズア
クチユエーター、211……ホルダー、212a,212b……ホル
ダー、212,214……ホルダー、213a……スプリング、213
……柔軟部分、215,216……ねじ、217……スプリング、
218……穴、219……ねじ、220……穴、221a……補助部
分、221……ホルダー、222……穴、223……窓、224a…
…剛性低下部分、224……曲げ部分、225……穴、226…
…ねじ、227……ワツシヤ、228……スプリング、230a…
…システムコントローラー、230……システムコントロ
ーラー、231……信号処理器、232……自動光量調整装
置、233……高周波発生器、234a……駆動回路、234b…
…駆動回路、235〜237……駆動回路、250……モータ
ー、251……チヤツク機構、251a……チヤツク機構、252
……モーター、255……直進レール機構、256……アクチ
ユエーター、256b……モーター、256c……減速機構、25
6d,256e……歯車、257……モーター、258……駆動回
路、259……搬送機構、260……レール、260a……搬送機
構、260b……レール、261……蓋、262……ケーシング、
263……インターフエース、264……電源、265……入力
端子、266……出力端子、267……入力端子、270……磁
石、270a……磁石、271……駆動回路、272……モータ
ー、273……位相検出装置、275……ベース、276……コ
ンロツド、277a……マスバランサー、277……クラン
ク、278……バランサー、279……軸受け。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源から出射した光を透過し
   て光情報媒体上に照射し、その反射光を、透明基板と、
   前記透明基板上に形成され前記反射光を伝播する平面導
   波路と、前記平面導波路上に設けられ前記反射光を透明
   基板に回折する回折格子と、前記回折格子で回折された
   光を反射する前記平面導波路の一方端側の透明基板に設
   けた反射膜と、前記反射膜で反射された光を平面導波路
   上に設けたグレーテイングカプラーに入射し、前記グレ
   ーテイングカプラーは前記入射された光を回折して前記
   平面導波路を伝播し、前記平面導波路の他方端側に設け
   られた光検出器により検出する構成とした光ヘッド。
2. 【請求項２】請求項１において、前記回折格子と前記グ
   レーテイングカプラは、前記基板の幅方向に複数設けら
   れていることを特徴とする光ヘッド。
3. 【請求項３】請求項１において、前記反射膜を設けた透
   明基板の一方端部側は所定の傾斜を有することを特徴と
   する光ヘッド。
4. 【請求項４】請求項１において、前記透明基板の前記平
   面導波路を設けられている側と反対側の裏面に前記光源
   の光の反射を防止する反射防止膜を設けたことを特徴と
   する光ヘッド。