JP2907577B2 - 光学ヘッド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光学的記録媒体に信
号を記録し、または記録された信号を再生するための光
学ヘッド装置に係り、特に薄膜化された光学ヘッド装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光ディスク等の光学的記録媒
体を用いて情報の記録／再生を行う光学ヘッド装置を薄
膜化する技術が提案されており、例えば特願平１−５０
８３０７号に開示されている技術が知られている。図３
を参照して従来の光学ヘッド装置を説明する。

【０００３】Ｓｉ基板上には低屈折率の透明層２が形成
されており、その上には高屈折率の導波層３Ａ，３Ｂが
形成されている。これらの導波層は、導波層３Ａを内側
にした円形の輪帯状に形成されており、これらの間は断
絶されている。導波層３Ａ，３Ｂの表面には、中心軸Ｌ
に対して同心状もしくはスパイラル状にグレーティング
カプラ４Ａ，４Ｂが形成されている。これらのグレーテ
ィングカプラも円形の輪帯状に形成されている。導波層
３Ａの表面には、低屈折率の透明層５Ａを挟んで高屈折
率の光導波層３Ｃが形成されており、この導波層３Ｃ
は、導波層３Ｂにおけるグレーティングカプラ４Ｂの内
周側に面した領域で接している。導波層３Ｃの表面に
は、中心軸Ｌに対し、同心状もしくはスパイラル状にグ
レーティングカプラ４Ｃが形成されている。導波層３Ｂ
の表面には、グレーティングカプラ４Ｂの領域を覆うよ
うに低屈折率の透明層５Ｂが形成されている。なお、こ
の透明層５Ｂの屈折率は、透明層５Ａのそれと等しくな
っている。Ｓｉ基板１上には、導波層３Ａ，３Ｂ間の断
絶部分に相当する位置に光検出器６Ａ，６Ｂが形成され
ており、これらの光検出器６Ａ，６Ｂを覆うように、透
明層５Ａ内には反射膜７が形成されている。また、Ｓｉ
基板の裏面の中心軸領域は、エッチング等により凹部が
形成されている。この凹部の下方には偏光子１０Ａが配
置されており、この偏光子の下方に配置されている半導
体レーザ８から照射されたレーザ光を、同心円偏光また
は放射偏光に偏光して、前記グレーティングカプラ４Ｃ
へと導く。また、導波層３Ｃの上方には、偏光子１０Ｂ
が配置されており、グレーティングカプラ４Ｂより放射
された同心円偏光または放射偏光を直線偏光１４に変換
して光ディスク１６に導く。

【０００４】次に、半導体レーザ８から照射されたレー
ザ光の経路について説明する。

【０００５】半導体レーザ８を射出した直線偏光の光は
集光レンズ９により集光され、偏光子１０Ａによって同
心円偏光（または放射偏光）の光１１に変換された後、
グレーティングカプラ４Ｃによって導波層３Ｃに入力結
合する。入力された光は周内を外周方向に向かって伝搬
する導波光１２Ｃとなる。この導波光１２Ｃは導波層３
Ｃの最外周領域で導波層３Ｃから導波層３Ｂに移り、導
波光１２Ｂとなる。導波光１２Ｂはグレーティングカプ
ラ４Ｂにより放射されて同心円偏光（または放射偏光）
の放射光１３となり、偏光子１０Ｂを通過することで直
線偏光の光１４に変換され、光ディスクの情報記録面に
集光する。この情報記録面から反射した光は、偏光子１
０Ｂを通過することで再び同心円偏光（または放射偏
光）の光１７Ａ，１７Ｂに変換され、グレーティングカ
プラ４Ａ，４Ｂにより導波層３Ａ，３Ｂ内に入力結合す
る。入力された光はそれぞれ層内を外周方向、内周方向
に向かって伝搬する導波光１８Ａ，１８Ｂとなり、これ
らの導波光はそれぞれ導波層３Ａ，３Ｂの最外端部、最
内端部で放射され光検出器６Ａ，６Ｂで受光される。そ
して、この光検出器で受光された光を処理することによ
り、フォーカスエラー信号、トラックエラー信号、再生
信号が得られるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では以下に述べる問題点がある。

【０００７】半導体レーザ８を出射した光は集光レンズ
９で集光され、グレーティングカプラ４Ｃに垂直入射す
る。グレーティングカプラ４Ｃに入射した光は導波層３
Ｃに入力結合するが、前述したようにグレーティングカ
プラに垂直入射するために、ほとんどの光は結合せずに
そのまま散乱してしまう。すなわち、光の利用効率が悪
いという問題を持っている。

【０００８】また、光が導波する素子の構成が複雑であ
るため、この素子の作製工程が複雑なものとなってい
る。さらに、この複雑な構成のために光の行程が複雑と
なり、その分光の損失が大きくなっている。

【０００９】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、簡単な構成で光の利用効率の高い光学ヘッド装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 前記課題を解決するた
めに、本発明の光学ヘッド装置は、レーザ光を射出する
光源と、前記レーザ光を光学的記録媒体へ放射する放射
手段と、前記光源から射出されたレーザ光を入射すると
ともに、前記放射手段へ導波する導波層を有する結合手
段と、前記光学的記録媒体からの反射光を受光する受光
手段とを有する光学ヘッド装置において、前記結合手段
は、基板上に形成された透明層と、この透明層上に形成
された第１のグレーティングと、前記透明層上に形成さ
れ前記レーザ光を前記放射手段へ導波する導波層と、前
記第１のグレーティングに入射する前記レーザ光の入射
角度を増大させる手段とからなり、前記放射手段は、前
記導波層上に形成された第２のグレーティングであるこ
とを特徴としている。さらに、本発明の光学ヘッド装置
は、レーザ光を射出する光源と、前記レーザ光を光学的
記録媒体へ放射する放射手段と、前記光源から射出され
たレーザ光を入射するとともに前記放射手段へ導波する
結合手段と、前記光学的記録媒体からの反射光を受光す
る受光手段とを備え、前記結合手段は、前記光源からの
レーザ光の放射角度を広げる発散光学系と、この発散光
学系により角度が増大された前記レーザ光が入射される
第１のグレーティングと、この第１のグレーティングに
入射した前記レーザ光を前記放射手段へ導波する導波層
とからなり、前記放射手段は、前記導波層上に形成され
た第２のグレーティングであることを特徴としている。

【００１１】

【作用】 光源から射出されたレーザ光を入射するとと
もに前記放射手段へ導波する結合手段として、基板上に
形成された透明層上に第１のグレーティングを形成し、
このグレーティングに入射する前記レーザ光の少なくと
も一部の光束の入射角度を増大させる（例えば、光源か
らのレーザ光の放射角度を広げる発散光学系として凹レ
ンズを用いる）ことにより、導波層への結合効率の低下
を防止する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に沿って具
体的に説明する。図１は本発明の実施例を示す断面図で
ある。円板状のＳｉ基板２１上には、低屈折率の透明層
２２が形成されている。この透明層２２の表面には、同
心円もしくはスパイラル状のグレーティングカプラ２４
Ａが中心軸Ｌに同心した円形領域上に形成されている。
透明層２２およびグレーティングカプラ２４Ａの表面に
は、高屈折率の透明層（導波層）２３が形成されてい
る。この透明層２３の表面の外周側には、同心円もしく
はスパイラル状のグレーティングカプラ２４Ｂが中心軸
Ｌに同心した輪帯領域上に形成されている。これらのグ
レーティングカプラは、例えばマスク露光とエッチング
技術を用いて透明層上に凹凸を形成することにより作製
することができる。またＳｉ基板の裏面の中心軸領域に
は、エッチング等により凹部３０が形成されている。こ
の凹部３０内には、透明層２２の裏面に接するように、
あるいは近接して凹レンズ２５が配置されている。この
凹レンズ２５の下方には偏光子２６Ａおよびホログラム
素子２６が一体的に配置されている。この偏光子２６Ａ
は、半導体レーザ２７から射出されたレーザ光を同心円
偏光（または放射偏光）の光に変換する。ホログラム素
子２６は、偏光子２６Ａからの光を０次光と１次光に分
割し、受光素子２８，２９へと導く。なお、これらの受
光素子２８，２９は、それぞれ図示したようにＡ，Ｂお
よびＣ，Ｄに分割されている。そして、前記透明層２３
の上方には、同心円偏光の光を直線偏光の光に変換する
偏光子２６Ｂが配置されている。この偏光子２６Ｂを通
過した光は、光ディスク３６の記録面上に光スポットを
投射する。

【００１３】次に、半導体レーザ２７から照射された光
の経路について説明する。

【００１４】半導体レーザ２７から照射した直線偏光の
光は集光レンズ３２によって集光され、ホログラム素子
２６を通り、偏光子２６Ａによって同心円偏光の光３９
に変換される。この光３９は凹レンズ２５に入射し、円
外周方向へ放射され、グレーティングカプラ２４Ａによ
って導波層２３に入力結合する。入力結合された光は周
内を外周方向に向かって伝搬する導波光４０となる。導
波光４０は、グレーティングカプラ２４Ｂにより放射さ
れて同心円偏光の放射光４１となり、偏光子２６Ｂを通
過することにより直線偏光の光４２に変換される。この
光４２は、光ディスク３６の情報記録面上の点Ｆに集光
する。ここで反射された光は、偏光子２６Ｂを通過する
ことによって再び同心円偏光の光４４に変換される。こ
の光４４は、グレーティングカプラ２４Ｂにより導波層
２３に入力結合して、層内を内周方向に向かって伝搬す
る導波光４５となる。この導波光４５は、グレーティン
グカプラ２４Ａ、凹レンズ２５、偏光子２６Ａを通過し
て直線偏光の光に変換された後、ホログラム素子２６に
入射する。入射した光は、このホログラム素子２６で回
折を受け０次光と１次光に分かれ、受光素子２８，２９
に入射する。

【００１５】前記受光素子２８，２９の出力において、
（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の出力を求めることにより、情報信
号の検出を行うことができ、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）の
出力を求めることにより、フォーカシング信号の検出を
行うことができ、（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）の出力を求め
ることにより、トラッキング信号の検出を行うことがで
きる。これらの信号に基づいて、光導波素子は図示して
いないアクチュエータにより駆動され、光スポットが常
に光ディスクのトラックに追従するようになっている。

【００１６】本実施例のように凹レンズ２５を配置すれ
ば、偏光子２６Ａを通過した平行光線は、中心軸Ｌと角
度を持つ方向に放射されるので、結果的にグレーティン
グカプラ２４Ｃへは角度を持って入射する。この結果、
レーザ光の導波層への結合効率が向上する。

【００１７】また、前述した実施例を、例えば図２に示
すように変形して構成することもできる。なお、この図
において前述した実施例と同一の部分については同一の
符号を付し、その説明は省略する。この変形例では、半
導体レーザ２７とホログラム素子２６との間に配置され
ている集光レンズは省略されている。すなわち、半導体
レーザ２７から射出された光は、直接ホログラム素子２
６に入射するようになっている。このように、集光レン
ズを取り除くことにより、凹レンズ２５に入射する光の
入射角が大きくなり、導波層２３への結合効率の向上を
よりいっそう図ることができる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、導波層へレーザ光を入力結合
させるグレーティングカプラへのレーザ光の入射角度を
大きくしているために、導波層へ入力結合する際、光の
散乱を防止することができる。すなわち、光の利用効率
を向上させることができる。

【００１９】さらに、光が導波する素子の構成を簡単に
することにより、この素子の作製工程を容易なものにす
ることができる。また、このため光の行程が簡素化さ
れ、その分光の損失がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学ヘッド装置の一例の構成を示
す断面図である。

【図２】図１に示した光学ヘッド装置の変形例を示す断
面図である。

【図３】従来の光学ヘッド装置の構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２２…透明層、２３…導波層、２４Ａ…グレーティング
カプラ（第１のグレーティング）、２４Ｂ…グレーティ
ングカプラ（第２のグレーティング）、２５…凹レンズ
（入射角度を増加させる手段）、２７…半導体レーザ、
３６…光ディスク（光学的記録媒体）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学的記録媒体に情報を記録または再生す
   るための光学ヘッド装置において、 レーザ光を射出する光源と、 前記レーザ光を光学的記録媒体へ放射する放射手段と、 前記光源から射出されたレーザ光を入射するとともに前
   記放射手段へ導波する結合手段と、 前記光学的記録媒体からの反射光を受光する受光手段と
   を備え 、前記結合手段は、基板上に形成された透明層と、この透
   明層上に形成された第１のグレーティングと、前記透明
   層上に形成され前記レーザ光を前記放射手段へ導波する
   導波層と、前記第１のグレーティングに入射する前記レ
   ーザ光の少なくとも一部の光束の入射角度を増大させる
   手段とからなり、 前記放射手段は、前記導波層上に形成された第２のグレ
   ーティングであることを 特徴とする光学ヘッド装置。
2. 【請求項２】光学的記録媒体に情報を記録または再生す
   るための光学ヘッド装置において、 レーザ光を射出する光源と、 前記レーザ光を光学的記録媒体へ放射する放射手段と、 前記光源から射出されたレーザ光を入射するとともに前
   記放射手段へ導波する結合手段と、 前記光学的記録媒体からの反射光を受光する受光手段と
   を備え 、前記結合手段は、前記光源からのレーザ光の放射角度を
   広げる発散光学系と、この発散光学系により角度が増大
   された前記レーザ光が入射される第１のグレーティング
   と、この第１のグレーティングに入射した前記レーザ光
   を前記放射手段へ導波する導波層とからなり、 前記放射手段は、前記導波層上に形成された第２のグレ
   ーティングであることを特徴とする光学ヘッド装置。