JP2865295B2

JP2865295B2 - 光情報処理装置

Info

Publication number: JP2865295B2
Application number: JP63206549A
Authority: JP
Inventors: 和思森
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH0254435A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ディスク装置等の光情報処理装置に関
し、更に詳述すれば、集積型の光ピックアップを備えた
光情報処理装置に関する。

〔従来技術〕

光ディスク等の光情報記録担体における情報の記録又
は再生を行う光情報処理装置においては、その小型，軽
量化が重要な課題となっており、各構成要素の小型、軽
量化が図られている。これらの構成要素の内、光ピック
アップの小型，軽量化は、これの駆動系の小型，軽量化
を可能とし、装置全体の小型，軽量化に大きく寄与でき
る上、これにより、アクセスの高速化が可能となるとい
う利点も生じ、特にその実現が切望されている。そこ
で、従来から、２次元導波路の中途に種々の機能を有す
る導波素子を形成してなる集積型の光ピックアップが用
いられている。

第３図は、このような光ピックアップを備えてなる光
情報処理装置の要部斜視図である。

図中１は、光情報記録担体たる光ディスクであり、ま
た２は、集積型の光ピックアップである。光ピックアッ
プ２は、基板３の一面上に、該基板３よりも高い屈折率
を有する物質製の導波路４を薄膜状をなして形成し、該
導波路４の一端に光源となる半導体レーザ５を接合して
構成されており、導波路４側を前記光ディスク１の記録
面に対向させて配設してある。導波路４には、半導体レ
ーザ５からの入射光の光路に沿って、コリメート用の導
波路レンズ６、導波路ビームスプリッタ７及びグレーテ
ィングカプラ８が、半導体レーザ１の接合側からこの順
に形成してあり、また、前記光路に略直交する方向に導
波路ビームスプリッタ７から適長離隔させて、集光用の
導波路レンズ９及び受光素子10が、この順に形成してあ
る。

而して、半導体レーザ５により発せられ、導波路４中
を２次元的に伝播する光は、導波路レンズ６の通過によ
り平行光とされ、導波路ビームスプリッタ７を透過して
グレーティングカプラ８に達し、該グレーティングカプ
ラ８の作用により外部空間に出射されて、光ディスク１
の記録面上にこれに直交する方向から投射されるように
なっており、また、光ディスク１からの反射光は、これ
への投射光と逆の経路を経てグレーティングカプラ８に
達し、該グレーティングカプラ８の作用により導波路４
中に入射せしめられ、導波路ビームスプリッタ７により
その一部が分岐され、この分岐光が、導波路レンズ９に
より集光され、受光素子10にて捉えられるようになって
いる。

第４図及び第５図は、従来の光情報処理装置における
光ピックアップ２の配設状態を示す側面図である。グレ
ーティングカプラ８は、本来、導波路４中を２次元的に
伝播する導波光と空間伝播光とを結合させる素子であ
り、グレーティングカプラ８からの出射光を光ディスク
１の記録面上にスポット状をなして集光せしめるべく、
第４図に示す如く、光ピックアップ２と光ディスク１と
の間に対物レンズ12を配設する必要があった。ところ
が、近年の光集積回路形成技術の発展により、導波路４
中の導波光を空間の一点に焦点を有する球面波に結合す
る集光グレーティングカプラが開発されるに至り、これ
を前記グレーティングカプラ８として用い、第５図に示
す如く、前記球面波の焦点が光ディスク１の記録面上に
位置するように光ピックアップ２を配設することによ
り、対物レンズ12を不要とした光情報処理装置も実現さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

さて、例えば、信学技報OQE83−84（1983）の第47頁
〜第54頁に掲載された「電子ビーム描画作製による集光
グレーティングカプラ」に明らかにされているように、
光の出射方向が導波路４の表面に対し垂直となるように
グレーティングカプラ８を設計した場合、ブラッグ条件
が満たされ、導波路４中を逆に進行する回折光が生じ、
導波光のパワーが低減する虞があり、グレーティングカ
プラ８からの出射光の光軸13は、導波路４の表面に垂直
な方向から所定角度以上傾斜させる必要がある一方、光
ディスク１における情報の記録及び再生を確実に行わせ
るためには、前記出射光は、光ディスク１の記録面に直
交する方向から投射される必要がある。

従って、従来の光情報処理装置においては、第４図及
び第５図に示す如く、光ディスク１に対し、前記光軸13
の傾斜角度に相当する角度だけ傾斜させた態様にて光ピ
ックアップ２を配設せざるを得ず、これに伴い、光情報
処理装置全体の薄肉化に限界が生じ、小型，軽量化を阻
害する要因となっていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光
ピックアップを光ディスクに対し平行に配設でき、従来
のものに比較して大幅な薄肉化を実現し、小型，軽量化
を可能とする光情報処理装置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〕

本発明に係る光情報処理装置は、基板の一面の導波路
が形成され、該導波路の一端に接合された光源から出射
され前記導波路中を２次元的に導波する光と空間伝播光
とを結合するグレーティングカプラを備えた集積型の光
ピックアップからの出射光を、光情報記録担体上に投射
し、該光情報記録担体からの反射光を前記グレーティン
グカプラにより前記導波路中に入射せしめ、該導波路中
を２次元的に導波させて受光素子に入射させ、情報の記
録又は再生を行う光情報処理装置において、前記グレー
ティングカプラは、該グレーティングカプラからの出射
光の光軸が前記導波路表面に垂直な方向に対して傾斜す
るように設計されており、前記グレーティングカプラと
前記光情報記録担体との間に、前記グレーティングカプ
ラからの出射光の光軸を前記導波路表面に垂直な方向に
変換させるグレーティングレンズを配置することによ
り、前記光ピックアップの基板を前記光情報記録担体と
平行に配置し、前記光源からの出射光及び前記グレーテ
ィングカプラを介して前記導波路中に入射された反射光
は、前記導波路中を前記光情報記録担体と平行に導波す
ることを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、集積型の光ピックアップのグレー
ティングカプラから、導波路表面に対し傾斜して出射さ
れる光は、グレーティングレンズによりその光軸を変換
され、光情報記録担体の記録面に、これに直交する方向
から投射される。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。本発明に係る光情報処理装置は、従来のそれと同
様、第３図に示す如き全体構成を有し、光集積回路を用
いてなる集積型の光ピックアップ２からの出射光を光情
報記録担体である光ディスク１の記録面に投射し、情報
の記録又は再生を行うものである。前記光ピックアップ
２は、図に示す如く、基板３の一面上にこれよりも高い
屈折率を有する物質の薄膜を積層して導波路４を形成す
る一方、該導波路４の一端に光源となる半導体レーザ５
を端面直接結合法により接合し、半導体レーザ５からの
入射光が、導波路４中を２次元的に導波する構成とした
ものであり、導波路４側を光ディスク１の記録面に対向
させて配設されている。導波路４には、導波光の光路に
沿って、半導体レーザ５からの入射光を平行光に変換す
るコリメート用の導波路レンズ６、光ディスク１からの
反射光を分岐する導波路ビームスプリッタ７、及び導波
路４内部の導波路を空間伝播光に結合するグレーティン
グカプラ８が、半導体レーザ１の接合側からこの順に形
成してあり、また、導波路ビームスプリッタ７による分
岐方向に、分岐光を集光する導波路レンズ９及び受光素
子10がこの順に形成してある。

而して、半導体レーザ５により発せられ、導波路４中
を２次元的に伝播する光は、導波路レンズ６により平行
光とされ、導波路ビームスプリッタ７を透過してグレー
ティングカプラ８に達し、該グレーティングカプラ８の
作用により外部空間に出射されて、光ディスク１の記録
面上に投射されるようになっていること、また光ディス
ク１からの反射光は、これへの投射光と逆の経路を経て
グレーティングカプラ８に達し、該グレーティングカプ
ラ８の作用により導波路４中に入射せしめられ、導波路
ビームスプリッタ７によりその一部が分岐され、この分
岐光が、導波路レンズ９により集光され、受光素子10に
て捉えられるようになっていることは従来の光情報処理
装置と全く同様である。

さて、第１図及び第２図は、本発明に係る光情報処理
装置における光ピックアップ２の配設状態を示す側面図
であり、第１図は、グレーティングカプラ８として、導
波路４中の導波光を平行光に結合する通常のグレーティ
ングカプラを用いた場合を、また第２図は、グレーティ
ングカプラ８として、導波路４中の導波光を空間内の一
点に焦点を有する球面光に結合する集光グレーティング
カプラを用いた場合を夫々示している。

本発明に係る光情報処理装置は、前記グレーティング
カプラ８から光ディスク１の記録面へ至る光伝播経路の
中途に、第１図及び第２図に示す如きグレーティングレ
ンズ11が配設されていることを特徴とする。グレーティ
ングレンズ11は、例えば、ソーダガラス製の透明基板11
aの一面に、SiN又はフォトレジストを用いて凸部を形成
し、グレーティング部11bとしたものであり、一側から
入射する光を所定角度だけ回折させると共に、該光を所
定の焦点上に集光する機能を有する光学素子である。グ
レーティング部11bの形成は、透明基板11aの表面を直接
的にエッチングすることによっても可能であるが、高い
回折効率を実現するためには、透明基板11aとして用い
る材料よりも大きい屈折率を有する材料によりグレーテ
ィング部11bを形成することが必要である。また、各凸
部が略三角形の断面形状を有するようにグレーティング
部11bを形成し、これをブレーズ化することにより、更
に回折効率を高めることが可能である。

さて、グレーティングカプラ８は、これからの出射光
の光軸13が、導波路４表面に垂直な方向に対し所定角度
だけ傾斜するように設計されるべきであることは前述し
た如くであり、グレーティングレンズ11は、グレーティ
ングカプラ８からの出射光の傾斜角度に略等しい角度だ
け光を回折させるように設計される。

即ち、グレーティングレンズ11のグレーティング部11
bが形成された面上に、紙面に垂直なｘ軸と紙面に沿う
ｙ軸とを有し、該面上におけるグレーティングカプラ８
からの出射光の光軸13の交点Ｐを原点とするxy平面を考
えた場合、グレーティングレンズ11の焦点距離をｆと
し、光軸13の傾斜角度をθとしたときに、第１図の場合
のグレーティングレンズ11の形状を与える式は、となる。

但し、λは、前記出射光の波長であり、ｍは整数であ
る。

同様に第２図の場合のグレーティングレンズ11の形状
を与える式は、集光式のグレーティングカプラ８による
焦点距離をf₁とし、導波路４表面における光軸13の交点
から、前記交点Ｐまでのxy平面に垂直な方向の距離をｈ
とした場合、となる。（２）式中のａは、ａ＝f₁−h/cosθ …（３）である。

これらの式により形状を決定されたグレーティングレ
ンズ11を用いた場合、グレーティングカプラ８からの出
射光の光軸13は、グレーティングカプラ11を通過した
後、導波路４表面と略直交する方向に変換されるから、
本発明に係る光情報処理装置においては、第１図及び第
２図に示す如く、光ピックアップ２を光ディスク１の記
録面に対して平行的に配設することが可能となる。ま
た、第５図に示す従来の光情報処理装置と比較した場
合、光ディスク１と光ピックアップ２との間に、グレー
ティングレンズ11を配設するための余分なスペースが必
要となるが、このスペースは、光ピックアップ２を光デ
ィスク１に対して平行的に配設できることによるスペー
スの削減分に比較してわずかであり、光情報処理装置全
体の厚さを大幅に削減することが可能となる。具体的に
は、前述した離隔距離ｈを1mmとした場合、グレーティ
ングレンズ11及び光ピックアップ２の厚さを含んで、全
体の厚さを3mm程度に押さえることが可能である。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明に係る光情報処理装置におい
ては、光源が導波路の一端に接合された薄肉化に適した
構造において、グレーティングカプラを、該グレーティ
ングカプラからの出射光の光軸が前記導波路表面に垂直
な方向に対して傾斜するように設計することにより、導
波路中を逆に進行する回折光を防止して光の利用効率を
上げ、更に、集積型光ピックアップのグレーティングカ
プラから、光情報記録担体に至る光伝播経路の中途に配
したグレーティングレンズにより、グレーティングカプ
ラからの出射光の光軸を変換しているから、光ピックア
ップを光記録担体の記録面に対し平行に配設し、光源か
らグレーティングカプラまでの出射光の光路、及びグレ
ーティングカプラから受光素子までの反射光の光路を光
記録担体の記録面に対し平行にすることができ、従来の
ものに比較して大幅な薄肉化が図れ、小型，軽量化が可
能となる等、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る光情報処理装置におけ
る光ピックアップの配設状態を示す側面図、第３図は光
情報処理装置の全体構成を示す要部斜視図、第４図及び
第５図は従来の光情報処理装置における光ピックアップ
の配設状態を示す側面図である。１……光ディスク、２……光ピックアップ、３……基
板、４……導波路、８……グレーティングカプラ、11…
…グレーティングレンズ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一面の導波路が形成され、該導波路
の一端に接合された光源から出射され前記導波路中を２
次元的に導波する光と空間伝播光とを結合するグレーテ
ィングカプラを備えた集積型の光ピックアップからの出
射光を、光情報記録担体上に投射し、該光情報記録担体
からの反射光を前記グレーティングカプラにより前記導
波路中に入射せしめ、該導波路中を２次元的に導波させ
て受光素子に入射させ、情報の記録又は再生を行う光情
報処理装置において、前記グレーティングカプラは、該グレーティングカプラ
からの出射光の光軸が前記導波路表面に垂直な方向に対
して傾斜するように設計されており、前記グレーティン
グカプラと前記光情報記録担体との間に、前記グレーテ
ィングカプラからの出射光の光軸を前記導波路表面に垂
直な方向に変換させるグレーティングレンズを配置する
ことにより、前記光ピックアップの基板を前記光情報記
録担体と平行に配置し、前記光源からの出射光及び前記
グレーティングカプラを介して前記導波路中に入射され
た反射光は、前記導波路中を前記光情報記録担体と平行
に導波することを特徴とする光情報処理装置。