JP3187041B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
光ピックアップ装置Info
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- JP3187041B2 JP3187041B2 JP19670890A JP19670890A JP3187041B2 JP 3187041 B2 JP3187041 B2 JP 3187041B2 JP 19670890 A JP19670890 A JP 19670890A JP 19670890 A JP19670890 A JP 19670890A JP 3187041 B2 JP3187041 B2 JP 3187041B2
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- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
- G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
- G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
- G11B7/123—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate
- G11B7/124—Integrated head arrangements, e.g. with source and detectors mounted on the same substrate the integrated head arrangements including waveguides
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】 本発明は、記録媒体に記録された情報を光学的に再生
し、または、記録媒体に情報を光学的に記録する光ヘッ
ド装置に係り、特にCD（Compact Disc）プレーヤ、LVD
（Laser Vision Disc）プレーヤ等において光ディスク
上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置に関
する。
し、または、記録媒体に情報を光学的に記録する光ヘッ
ド装置に係り、特にCD（Compact Disc）プレーヤ、LVD
（Laser Vision Disc）プレーヤ等において光ディスク
上に記録された情報を再生する光ピックアップ装置に関
する。
【０００２】
従来、この種の光ピックアップ装置としては、光集積
ディスクピックアップ（Integrated−OpticDisc Pckup;
IODPU）として構成される第10図に示すものがあった。 この第10図に従来の光ピックアップ装置の概略斜視図
を示し、同図において従来の光ピックアップ装置は、半
導体レーザ４から発光されたレーザ光が半導体基板１中
の光導波路層22を発散導波し、該発散導波したレーザ光
を集光グレーティングカプラ２の回折作用により光ディ
スク６上の記録情報面61へ集光照射し、該光ディスク６
上の記録情報面61で回折・反射した信号光が上記集光グ
レーティングカプラ２を介して上記半導体基板１中の光
導波路層22に導波され、該導波された信号光の波面をビ
ームスプリッタ21の偏向により二分岐して二対のフォト
ダイオード31A・32A、31B・32Bへ集光入射し、該フォト
ダイオード31A・32A、31B・32Bから検出信号を出力する
構成である。上記検出信号に基づいてフーコー法、プッ
シュプル法等によりフォーカシング、トラッキング等の
誤差を図示を省略する電気回路部で演算検出する。
ディスクピックアップ（Integrated−OpticDisc Pckup;
IODPU）として構成される第10図に示すものがあった。 この第10図に従来の光ピックアップ装置の概略斜視図
を示し、同図において従来の光ピックアップ装置は、半
導体レーザ４から発光されたレーザ光が半導体基板１中
の光導波路層22を発散導波し、該発散導波したレーザ光
を集光グレーティングカプラ２の回折作用により光ディ
スク６上の記録情報面61へ集光照射し、該光ディスク６
上の記録情報面61で回折・反射した信号光が上記集光グ
レーティングカプラ２を介して上記半導体基板１中の光
導波路層22に導波され、該導波された信号光の波面をビ
ームスプリッタ21の偏向により二分岐して二対のフォト
ダイオード31A・32A、31B・32Bへ集光入射し、該フォト
ダイオード31A・32A、31B・32Bから検出信号を出力する
構成である。上記検出信号に基づいてフーコー法、プッ
シュプル法等によりフォーカシング、トラッキング等の
誤差を図示を省略する電気回路部で演算検出する。
【０００３】
従来の光ピックアップ装置は以上のように構成されて
いることから、上記半導体基板１上に形成される集光作
用を有する集光グレーティングカプラ２を緩やかに変化
する格子定数及び格子深さに形成すると共に、特定点の
集光するための精密な湾曲した格子に形成しなければな
らず、集光グレーティングカプラ２の構成が複雑化して
製造時に特別な工程等を必要とし、作製が困難になる課
題を有していた。また、極めて複雑で精密に製作するこ
とが要求されることから、設計段階における設計値と実
際製作したものとの間に差異が生じることとなり、集光
位置が特定されず、結合条件が変化して正確な信号検出
ができないという課題を有していた。
いることから、上記半導体基板１上に形成される集光作
用を有する集光グレーティングカプラ２を緩やかに変化
する格子定数及び格子深さに形成すると共に、特定点の
集光するための精密な湾曲した格子に形成しなければな
らず、集光グレーティングカプラ２の構成が複雑化して
製造時に特別な工程等を必要とし、作製が困難になる課
題を有していた。また、極めて複雑で精密に製作するこ
とが要求されることから、設計段階における設計値と実
際製作したものとの間に差異が生じることとなり、集光
位置が特定されず、結合条件が変化して正確な信号検出
ができないという課題を有していた。
【０００４】 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
導波光励起現象を利用することにより極めて簡略且つ容
易に製作できると共に、正確なフォーカス誤差信号の検
出により正確なフォーカスエラー制御を行うことが可能
な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
導波光励起現象を利用することにより極めて簡略且つ容
易に製作できると共に、正確なフォーカス誤差信号の検
出により正確なフォーカスエラー制御を行うことが可能
な光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、対物レンズ
を介して前記情報記録担体に対して対向配置され、前記
対物レンズの光軸上に固定された半導体基板上に形成さ
れ、当該半導体基板上の光導波路を介して導波される二
分岐された光信号を二つの受光素子で夫々受光し、各前
記受光素子から出力される各出力信号に基づいてフォー
カスエラー制御を行い、フォーカスの状態に応じて前記
入射光の入射角度が変化する光ピックアップ装置におい
て、前記光導波路に隣接し、前記情報記録媒体からの入
射光の前期半導体基板に対する入射角度に依存して入射
モードと導波モードとの結合条件が異なる二つのグレー
ティング素子で形成されると共に、前期入射光を二分岐
し前記光信号として前記光導波路内に導波する結合手段
を備え、各前記出力信号の差信号をフォーカス誤差信号
として使用し、前記フォーカスエラー制御を行うように
構成される。
を介して前記情報記録担体に対して対向配置され、前記
対物レンズの光軸上に固定された半導体基板上に形成さ
れ、当該半導体基板上の光導波路を介して導波される二
分岐された光信号を二つの受光素子で夫々受光し、各前
記受光素子から出力される各出力信号に基づいてフォー
カスエラー制御を行い、フォーカスの状態に応じて前記
入射光の入射角度が変化する光ピックアップ装置におい
て、前記光導波路に隣接し、前記情報記録媒体からの入
射光の前期半導体基板に対する入射角度に依存して入射
モードと導波モードとの結合条件が異なる二つのグレー
ティング素子で形成されると共に、前期入射光を二分岐
し前記光信号として前記光導波路内に導波する結合手段
を備え、各前記出力信号の差信号をフォーカス誤差信号
として使用し、前記フォーカスエラー制御を行うように
構成される。
【０００６】
本発明によれば、対物レンズを介して情報記録担体に
対して対向配置され、対物レンズの光軸上に固定された
半導体基板上に情報記録媒体からの入射光の半導体基板
に対する入射角度に依存して入射モードと導波モードと
の結合条件が異なる二つのグレーティング素子により結
合手段を形成し、この結合手段により導波光励起現象を
利用して当該入射光を二分岐して光導波路内に光信号と
して導波し、各光信号を各受光素子により受光して夫々
出力される各出力信号の差信号をフォーカス誤差信号と
して使用してフォーカスエラー制御を行うので、各グレ
ーティング素子における入射モードと導波モードとの結
合条件さえ不変であれば、当該各グレーティング素子に
おける各細部パラメータを厳密に設定して結合手段を形
成する必要がないこととなり、結合手段を形成する上で
の当該各細部パラメータの自由度が向上し、よって、極
めて簡略且つ容易に結合手段及び光ピックアップ装置を
製作できる。
対して対向配置され、対物レンズの光軸上に固定された
半導体基板上に情報記録媒体からの入射光の半導体基板
に対する入射角度に依存して入射モードと導波モードと
の結合条件が異なる二つのグレーティング素子により結
合手段を形成し、この結合手段により導波光励起現象を
利用して当該入射光を二分岐して光導波路内に光信号と
して導波し、各光信号を各受光素子により受光して夫々
出力される各出力信号の差信号をフォーカス誤差信号と
して使用してフォーカスエラー制御を行うので、各グレ
ーティング素子における入射モードと導波モードとの結
合条件さえ不変であれば、当該各グレーティング素子に
おける各細部パラメータを厳密に設定して結合手段を形
成する必要がないこととなり、結合手段を形成する上で
の当該各細部パラメータの自由度が向上し、よって、極
めて簡略且つ容易に結合手段及び光ピックアップ装置を
製作できる。
【０００７】 また、情報記録媒体からの入射光の半導体基板に対す
る入射角度に依存して入射モードと導波モードとの結合
条件が異なる二つのグレーティング素子により結合手段
を形成するので、入射角度が微小に変化した場合でもそ
れに鋭敏に対応して変化する光信号が得られることとな
り、高精度且つ正確なフォーカス誤差信号を得ることが
できる。
る入射角度に依存して入射モードと導波モードとの結合
条件が異なる二つのグレーティング素子により結合手段
を形成するので、入射角度が微小に変化した場合でもそ
れに鋭敏に対応して変化する光信号が得られることとな
り、高精度且つ正確なフォーカス誤差信号を得ることが
できる。
【０００８】 更に、各グレーティング素子を製作する際に上記した
結合条件を満たすように製作するのみで正確なフォーカ
ス誤差信号が得られるので、当該グレーティング素子の
各細部パラメータを厳密にその設計値と一致させて製作
せずとも正確なフォーカス誤差信号が得られ、これによ
り、正確なフォーカスサーボ制御の実行と結合手段及び
光ピックアップ装置の製造工程の簡略化とを両立させる
ことができる。
結合条件を満たすように製作するのみで正確なフォーカ
ス誤差信号が得られるので、当該グレーティング素子の
各細部パラメータを厳密にその設計値と一致させて製作
せずとも正確なフォーカス誤差信号が得られ、これによ
り、正確なフォーカスサーボ制御の実行と結合手段及び
光ピックアップ装置の製造工程の簡略化とを両立させる
ことができる。
【０００９】 上記導波光励起現象を第８図ないし第９図に基づいて
説明する。第８図に示す光導波路層22上に形成された回
折格子２が、結合条件を満足すると、入射モード（II）
と導波モード（IW）との間に結合が生じて結合手段（グ
レーティングカプラ）として作用する。この結合条件と
は、半導体基板の各層の屈折率ｎ、光導波路層の厚さｔ
（kxに相当）、入射角度θ、回折格子２の格子定数ｄ、
光の偏光モード等である。
説明する。第８図に示す光導波路層22上に形成された回
折格子２が、結合条件を満足すると、入射モード（II）
と導波モード（IW）との間に結合が生じて結合手段（グ
レーティングカプラ）として作用する。この結合条件と
は、半導体基板の各層の屈折率ｎ、光導波路層の厚さｔ
（kxに相当）、入射角度θ、回折格子２の格子定数ｄ、
光の偏光モード等である。
【００１０】 ここで、入射角度θが最適入射角度θｍのとき導波光
量が最大になるように上記各条件をパラメータとして決
定する。この最適入射角度θｍに対する導波光量IW/II
の特性を第９図に示す。 このモード結合が生じる入射角度の幅Δθは、入射角
度θｍに対して非常に狭いものである。
量が最大になるように上記各条件をパラメータとして決
定する。この最適入射角度θｍに対する導波光量IW/II
の特性を第９図に示す。 このモード結合が生じる入射角度の幅Δθは、入射角
度θｍに対して非常に狭いものである。
【００１１】 以上のことからモード結合の位相整合条件は次式によ
って求められる（光集積回路、著者西原浩、他、昭和60
年２月25日、オーム社発行、第４・５章第88頁〜第100
頁に記載）。 nc ko sinθ＝neff ko＋qk …式（１） ここで、 ncは空気の屈折率 ko＝２π／λ（λは波長）、 θは入射角度、 netfは光導波路22の等価屈折率、 ｑは回折次数、 ｋ＝２π/d（ｄは回折定数） である。
って求められる（光集積回路、著者西原浩、他、昭和60
年２月25日、オーム社発行、第４・５章第88頁〜第100
頁に記載）。 nc ko sinθ＝neff ko＋qk …式（１） ここで、 ncは空気の屈折率 ko＝２π／λ（λは波長）、 θは入射角度、 netfは光導波路22の等価屈折率、 ｑは回折次数、 ｋ＝２π/d（ｄは回折定数） である。
【００１２】 従って、上記モード結合の位相整合条件式（１）によ
り定まる結合手段の結合条件は、最適入射角度θｍから
微小にΔθ変化（第８図を参照）したとしても導波光量
IW/IIが非常に敏感に変化し（第９図を参照）、この鋭
敏な変化をフォーカス誤差として高精度に検出する。 また、上記モードの位相整合条件式中の各種パラメー
タにより多様且つ柔軟な設計・製作が可能となる。
り定まる結合手段の結合条件は、最適入射角度θｍから
微小にΔθ変化（第８図を参照）したとしても導波光量
IW/IIが非常に敏感に変化し（第９図を参照）、この鋭
敏な変化をフォーカス誤差として高精度に検出する。 また、上記モードの位相整合条件式中の各種パラメー
タにより多様且つ柔軟な設計・製作が可能となる。
【００１３】
（ａ）本発明の一実施例 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図に基づ
いて説明する。 この第１図は本実施例構成の概略斜視図、第２図は第
１図記載実施例の側面図、第３図は第１図記載実施例の
ｙ′軸方向から見た半導体基板要部平面図を示す。
いて説明する。 この第１図は本実施例構成の概略斜視図、第２図は第
１図記載実施例の側面図、第３図は第１図記載実施例の
ｙ′軸方向から見た半導体基板要部平面図を示す。
【００１４】 上記各図において本実施例に係る光ピックアップ装置
は、対物レンズ５を介して光ディスク６に対向配設され
る半導体基板１上に形成され、上記対物レンズ５の光軸
（ｚ軸）と交叉する半導体基板１上のｚ′軸を中心とし
た対称位置に格子定数dA、dBが異なる第１及び第２の回
折格子2A、2Bを形成すると共に、上記第１及び第２の回
折格子2A、2Bの回折作用による信号光の各導波方向で上
記ｚ′軸を中心とした対称位置に第１及び第２のフォト
ダイオード3A、3Bを形成して構成される。上記半導体基
板１上から離隔した位置に半導体レーザ４が設けられ、
当該半導体レーザ４からのレーザ光を半導体基板１上面
で反射して光ディスク６に投射する構成である。
は、対物レンズ５を介して光ディスク６に対向配設され
る半導体基板１上に形成され、上記対物レンズ５の光軸
（ｚ軸）と交叉する半導体基板１上のｚ′軸を中心とし
た対称位置に格子定数dA、dBが異なる第１及び第２の回
折格子2A、2Bを形成すると共に、上記第１及び第２の回
折格子2A、2Bの回折作用による信号光の各導波方向で上
記ｚ′軸を中心とした対称位置に第１及び第２のフォト
ダイオード3A、3Bを形成して構成される。上記半導体基
板１上から離隔した位置に半導体レーザ４が設けられ、
当該半導体レーザ４からのレーザ光を半導体基板１上面
で反射して光ディスク６に投射する構成である。
【００１５】 上記対物レンズ５が光軸（ｚ軸）上の点Ｐ、Ｑを前側
・後側の集光点とするものであり、上記半導体基板１は
光軸（ｚ軸）と基板の垂線（ｙ′軸）との角度をθｇと
して、対物レンズ５と上記後側集光点Ｑとの間に介装さ
れる。
・後側の集光点とするものであり、上記半導体基板１は
光軸（ｚ軸）と基板の垂線（ｙ′軸）との角度をθｇと
して、対物レンズ５と上記後側集光点Ｑとの間に介装さ
れる。
【００１６】 上記第１及び第２の回折格子2A、2Bは、回折作用によ
り光導波路層22へ導波する光ディスク６からの信号光が
最大の導波光量となる入射角度θｍ（以下、最適入射角
度θｍという）を各々最適入射角度θmA、θmBとし、こ
の各最適入射角θmA、θmBの差（θmA、θmB）がΔθ/2
となるように格子定数dA、dBが形成される。
り光導波路層22へ導波する光ディスク６からの信号光が
最大の導波光量となる入射角度θｍ（以下、最適入射角
度θｍという）を各々最適入射角度θmA、θmBとし、こ
の各最適入射角θmA、θmBの差（θmA、θmB）がΔθ/2
となるように格子定数dA、dBが形成される。
【００１７】 次に、上記構成に基づく本実施例装置の動作について
説明する。まず、第２図中に示す光ディスク６が実線の
位置（前側集光点Ｐ）から鎖線の位置（前側集光点
Ｐ′）へ変化した場合には、対物レンズ５の後側集光点
も点Ｑから点Ｑ′へと変化する。このとき、半導体基板
１上に形成された第１及び第２の回折格子2A、2Bに入射
する光ディスク６からの信号光の入射角度が変化する。
この入射角度の変化により第１、第２の各回折格子2A、
2Bから出力される導波光量（IW/II）Ａ、（IW/II）Ｂ
は、一方が減少すると共に他方が増加し、導波光量（IW
/II）Ａ、（IW/II）Ｂが各々対応する第１、第２の各フ
ォトダイオード3A、3Bに入力される。
説明する。まず、第２図中に示す光ディスク６が実線の
位置（前側集光点Ｐ）から鎖線の位置（前側集光点
Ｐ′）へ変化した場合には、対物レンズ５の後側集光点
も点Ｑから点Ｑ′へと変化する。このとき、半導体基板
１上に形成された第１及び第２の回折格子2A、2Bに入射
する光ディスク６からの信号光の入射角度が変化する。
この入射角度の変化により第１、第２の各回折格子2A、
2Bから出力される導波光量（IW/II）Ａ、（IW/II）Ｂ
は、一方が減少すると共に他方が増加し、導波光量（IW
/II）Ａ、（IW/II）Ｂが各々対応する第１、第２の各フ
ォトダイオード3A、3Bに入力される。
【００１８】 上記第１、第２の各フォトダイオード3A、3Bからの出
力は第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すようになり、さらに各
出力を図示を省略する演算器により減算の演算がなされ
る。この差出力は、第４図（Ｃ）のようなフォーカス誤
差信号として出力される。
力は第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すようになり、さらに各
出力を図示を省略する演算器により減算の演算がなされ
る。この差出力は、第４図（Ｃ）のようなフォーカス誤
差信号として出力される。
【００１９】 さらに、本実施例の動作を具体的数値を設定して検討
する。対物レンズ５の焦点距離ｆ＝2.5mm、倍率β＝３
としたとき、対物レンズ５がフォーカス制御可能な範囲
Ｓ字pp＝10μｍとする。 このとき、光ディスク６上の前側集光点Ｐの位置が５
μｍだけ変化すると、フォトダイオード側の後側集光点
Ｑは像点距離１＝10mmに対して±0.09mm移動する。
する。対物レンズ５の焦点距離ｆ＝2.5mm、倍率β＝３
としたとき、対物レンズ５がフォーカス制御可能な範囲
Ｓ字pp＝10μｍとする。 このとき、光ディスク６上の前側集光点Ｐの位置が５
μｍだけ変化すると、フォトダイオード側の後側集光点
Ｑは像点距離１＝10mmに対して±0.09mm移動する。
【００２０】 上記回折格子２の位置は、光ディスク６の位置が±５
μｍだけ変化したときに回折格子２への信号光の入射角
度θの変化がΔθ/2である位置、即ちｚ軸上における
ｙ′軸との交点O1からの距離i1＝0.01mm、Ｏ−O1の距離
lg＝9mm、且つ光軸（ｚ軸）と基板の垂線との角度θｇ
＝45°に配置する。従って、光軸をｚ軸、このｚ軸と直
交して紙面上のｙ軸及び上記ｚ、ｙ軸に各々直交するｘ
軸からなる三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）において、上記第
１の回折格子2Aは座標（0.01、9.007、0.007）に配置
し、第２の回折格子2Bは座標（−0.01、9.007、0.007）
に配置することとなる。また、上記第１及び第２の回折
格子2A、2Bの回折作用により信号光が光導波路層22内で
導波集光する半導体基板１上の対応する点に第１及び第
２のフォトダイオード3A、3Bを設ける。
μｍだけ変化したときに回折格子２への信号光の入射角
度θの変化がΔθ/2である位置、即ちｚ軸上における
ｙ′軸との交点O1からの距離i1＝0.01mm、Ｏ−O1の距離
lg＝9mm、且つ光軸（ｚ軸）と基板の垂線との角度θｇ
＝45°に配置する。従って、光軸をｚ軸、このｚ軸と直
交して紙面上のｙ軸及び上記ｚ、ｙ軸に各々直交するｘ
軸からなる三次元座標（ｘ、ｙ、ｚ）において、上記第
１の回折格子2Aは座標（0.01、9.007、0.007）に配置
し、第２の回折格子2Bは座標（−0.01、9.007、0.007）
に配置することとなる。また、上記第１及び第２の回折
格子2A、2Bの回折作用により信号光が光導波路層22内で
導波集光する半導体基板１上の対応する点に第１及び第
２のフォトダイオード3A、3Bを設ける。
【００２１】 上記対物レンズ５による信号光の後側集光点Ｑが距離
１＝10mmのとき第１及び第２の回折格子2A、2Bへの入射
角度θは0.401°である。ここで、第１及び第２の回折
格子2A、2Bにおける最適入射角度θmA、θmBは次の通り
である。 θmA＝45−0.401−0.15/4 ＝44.562° θmB＝45−0.401＋0.15/4 ＝44.637°
１＝10mmのとき第１及び第２の回折格子2A、2Bへの入射
角度θは0.401°である。ここで、第１及び第２の回折
格子2A、2Bにおける最適入射角度θmA、θmBは次の通り
である。 θmA＝45−0.401−0.15/4 ＝44.562° θmB＝45−0.401＋0.15/4 ＝44.637°
【００２２】 また、クラッド層23の屈折率nc＝1.38、光導波路層22
の屈折率nf＝1.51、コア層の屈折率ns＝1.46、光導波路
層22の有効厚さｔ＝１μｍ、信号光の波長λ。＝0.785
μｍとしたとき、上記第１及び第２の回折格子2A、2Bの
格子定数dA、dBは次の通りである。 dA＝0.9971μｍ dB＝0.9983μｍ
の屈折率nf＝1.51、コア層の屈折率ns＝1.46、光導波路
層22の有効厚さｔ＝１μｍ、信号光の波長λ。＝0.785
μｍとしたとき、上記第１及び第２の回折格子2A、2Bの
格子定数dA、dBは次の通りである。 dA＝0.9971μｍ dB＝0.9983μｍ
【００２３】 以上のように、第１及び第２の回折格子2A、2Bの最適
入射角度θmA、θmBとする格子定数dA、dBをパラメータ
として決定する。
入射角度θmA、θmBとする格子定数dA、dBをパラメータ
として決定する。
【００２４】 （ｂ）本発明の他の実施例 本発明の他の実施例を第５図及び第６図に基づいて説
明する。この第５図は他の実施例構成の側面図、第６図
は第５図中のｙ′軸方向から見た半導体基板概要部平面
図を示す。
明する。この第５図は他の実施例構成の側面図、第６図
は第５図中のｙ′軸方向から見た半導体基板概要部平面
図を示す。
【００２５】 上記各図において本実施例に係る光ピックアップ装置
は、対物レンズ５を介して光ディスク６に対向配置され
る半導体基板１上に形成され、上記対物レンズ５の光軸
（ｚ軸）と交叉する半導体基板１上のｚ′軸上であっ
て、ｘ軸を中心とした対称位置に異なる格子定数dA、dB
の第１及び第２の回折格子2A、2Bを形成すると共に、上
記第１及び第２の回折格子2A、2Bの回折作用による信号
光の各導波方向で上記ｚ′軸を中心とした対称位置に第
１及び第２のフォトダイオード3A、3Bを形成して構成さ
れる。前記半導体基板１上の離隔した位置に半導体レー
ザ４が設けられ、当該半導体レーザ４からのレーザ光を
半導体基板１上面で反射して光ディスク６に投射する構
成である。
は、対物レンズ５を介して光ディスク６に対向配置され
る半導体基板１上に形成され、上記対物レンズ５の光軸
（ｚ軸）と交叉する半導体基板１上のｚ′軸上であっ
て、ｘ軸を中心とした対称位置に異なる格子定数dA、dB
の第１及び第２の回折格子2A、2Bを形成すると共に、上
記第１及び第２の回折格子2A、2Bの回折作用による信号
光の各導波方向で上記ｚ′軸を中心とした対称位置に第
１及び第２のフォトダイオード3A、3Bを形成して構成さ
れる。前記半導体基板１上の離隔した位置に半導体レー
ザ４が設けられ、当該半導体レーザ４からのレーザ光を
半導体基板１上面で反射して光ディスク６に投射する構
成である。
【００２６】 次に、上記構成に基づく他の実施例の動作を第７図を
参照して説明する。 まず、半導体レーザからの発振波長が個体の不均一又
は温度変化により変動した場合、この変動波長Δλ＝３
Å/degより温度変化±25degでは信号光の波長λ＝0.785
μｍで±0.008μｍ変動することとなる。
参照して説明する。 まず、半導体レーザからの発振波長が個体の不均一又
は温度変化により変動した場合、この変動波長Δλ＝３
Å/degより温度変化±25degでは信号光の波長λ＝0.785
μｍで±0.008μｍ変動することとなる。
【００２７】 上記波長変動を考慮すると伝搬モードの等価屈折率ne
ffは次の通りである。 波長0.785μｍの等価屈折率neff（785）＝1.48897 波長0.793μｍの等価屈折率neff（793）＝1.48873
ffは次の通りである。 波長0.785μｍの等価屈折率neff（785）＝1.48897 波長0.793μｍの等価屈折率neff（793）＝1.48873
【００２８】 上記各等価屈折率neff（785）、neff（793）に対する
最適入射角度θmA（785）・θmB（785）、θmA（793）
・θmB（793）は次の通りである。 第１の回折格子2Aの最適入射角度θmA（785）＝44.56
2° 第２の回折格子2Bの最適入射角度θmB（785）＝44.63
7° 第１の回折格子2Aの最適入射角度θmA（793）＝43.94
1° 第２の回折格子2Bの最適入射角度θmB（793）＝44.01
6°
最適入射角度θmA（785）・θmB（785）、θmA（793）
・θmB（793）は次の通りである。 第１の回折格子2Aの最適入射角度θmA（785）＝44.56
2° 第２の回折格子2Bの最適入射角度θmB（785）＝44.63
7° 第１の回折格子2Aの最適入射角度θmA（793）＝43.94
1° 第２の回折格子2Bの最適入射角度θmB（793）＝44.01
6°
【００２９】 上記第１及び第２の回折格子2A、2Bの最適入射角度θ
mA、θmBが設定されることから、各回折格子2A、2Bに入
射する信号光の入射角度が上記設定と異なるところで上
記フォトダイオード3A、3Bの各出力差分から求められる
フォーカス誤差信号が零となり、フォーカスオフセット
を生じることとなる。このことは、信号光の波長λ＝0.
785μｍで設計された回折格子が、この波長λと異なる
波長の発光源（半導体レーザ）を用いたときにもフォー
カスオフセットを生じることを意味する。
mA、θmBが設定されることから、各回折格子2A、2Bに入
射する信号光の入射角度が上記設定と異なるところで上
記フォトダイオード3A、3Bの各出力差分から求められる
フォーカス誤差信号が零となり、フォーカスオフセット
を生じることとなる。このことは、信号光の波長λ＝0.
785μｍで設計された回折格子が、この波長λと異なる
波長の発光源（半導体レーザ）を用いたときにもフォー
カスオフセットを生じることを意味する。
【００３０】 即ち、第７図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、
第１及び第２の回折格子2A、2Bに対して集光点Ｑに収束
する信号光が入射すると、モード結合条件を満す▲印の
最適入射角θｍの入射光のみが導波光に変化する。上記
各回折格子2A、2Bのどの部分に入射した信号光が導波光
になったかを観測すればフォーカス誤差信号が得られる
ことを示している。
第１及び第２の回折格子2A、2Bに対して集光点Ｑに収束
する信号光が入射すると、モード結合条件を満す▲印の
最適入射角θｍの入射光のみが導波光に変化する。上記
各回折格子2A、2Bのどの部分に入射した信号光が導波光
になったかを観測すればフォーカス誤差信号が得られる
ことを示している。
【００３１】 上記第７図（Ａ）に示すように、入射点▲印が光軸
（ｚ軸）側に各々移動すると像点距離OQ＝１がOQ″と小
さくなり、第１の回折格子2Aの出力は負の値となり、ま
た第２の回折格子2Bの出力は正の値となると、光ディス
ク６と対物レンズ５との間の物点距離P1Oが離隔したフ
ォーカス誤差信号を出力する。 上記第７図（Ｂ）に示すように入射点▲印が光軸（ｚ
軸）に対して予め設定された所定の位置である場合に
は、最適位置のフォーカス制御状態を示す。 上記第７図（Ｃ）に示すように入射点▲印が光軸（ｚ
軸）側から離反するように各々移動すると像点OQ＝１が
OQ′と大きくなり、第１の回折格子2Aの出力は正の値と
なり、また第２の回折格子2Bの出力は負の値となると、
光ディスク６と対物レンズ５との間の物点距離P2Oが接
近したフォーカス誤差信号を出力する。
（ｚ軸）側に各々移動すると像点距離OQ＝１がOQ″と小
さくなり、第１の回折格子2Aの出力は負の値となり、ま
た第２の回折格子2Bの出力は正の値となると、光ディス
ク６と対物レンズ５との間の物点距離P1Oが離隔したフ
ォーカス誤差信号を出力する。 上記第７図（Ｂ）に示すように入射点▲印が光軸（ｚ
軸）に対して予め設定された所定の位置である場合に
は、最適位置のフォーカス制御状態を示す。 上記第７図（Ｃ）に示すように入射点▲印が光軸（ｚ
軸）側から離反するように各々移動すると像点OQ＝１が
OQ′と大きくなり、第１の回折格子2Aの出力は正の値と
なり、また第２の回折格子2Bの出力は負の値となると、
光ディスク６と対物レンズ５との間の物点距離P2Oが接
近したフォーカス誤差信号を出力する。
【００３２】 特に、信号光の波長変化による第１及び第２のフォト
ダイオード3A、3Bでの信号光ビームの動きは、例えば波
長が短くなったときには、入射角度θが深い方でモード
結合が起こるので第１及び第２のウォトダイオード3A、
3Bの各出力が負の値となる。また、波長が長くなったと
きには、入射角度θが浅い方でモード結合が起こるので
第１及び第２のフォトダイオード3A、3Bの各出力は正の
値となる。従って、第１及び第２のフォトダイオード3
A、3Bの各出力差を求めることにより、信号光の波長変
化に対する信号ビームの第１、第２のフォトダイオード
3A、3B上における移動が補償されることとなり、補償さ
れた正確なフォーカス誤差信号が得られる。
ダイオード3A、3Bでの信号光ビームの動きは、例えば波
長が短くなったときには、入射角度θが深い方でモード
結合が起こるので第１及び第２のウォトダイオード3A、
3Bの各出力が負の値となる。また、波長が長くなったと
きには、入射角度θが浅い方でモード結合が起こるので
第１及び第２のフォトダイオード3A、3Bの各出力は正の
値となる。従って、第１及び第２のフォトダイオード3
A、3Bの各出力差を求めることにより、信号光の波長変
化に対する信号ビームの第１、第２のフォトダイオード
3A、3B上における移動が補償されることとなり、補償さ
れた正確なフォーカス誤差信号が得られる。
【００３３】 （ｃ）本発明のその他の実施例 上記各実施例においては、第１及び第２の回折格子2
A、2Bの格子定数dA、dBを異なる値で構成したが、上記
位相整合条件式（式（１））における他のパラメータ、
例えば光導波路層22の厚さｔを第１及び第２の回折格子
2A、2B下において異なる構成とすることもできる。即
ち、上記式（１）中の等価屈折率neffが光導波路層22の
有効厚さｔに依存することから、この有効厚さｔをパラ
メータとすることができることとなる。
A、2Bの格子定数dA、dBを異なる値で構成したが、上記
位相整合条件式（式（１））における他のパラメータ、
例えば光導波路層22の厚さｔを第１及び第２の回折格子
2A、2B下において異なる構成とすることもできる。即
ち、上記式（１）中の等価屈折率neffが光導波路層22の
有効厚さｔに依存することから、この有効厚さｔをパラ
メータとすることができることとなる。
【００３４】 例えば、第１の回折格子2A下の光導波路層22の厚さtA
＝１μｍ、第２の回折格子2B下の光導波路層22の厚さtB
＝1.04μｍにすれば、上記第１及び第２の回折格子2A、
2Bの格子定数を同一に形成してもフォーカス誤差信号を
検出することができる。
＝１μｍ、第２の回折格子2B下の光導波路層22の厚さtB
＝1.04μｍにすれば、上記第１及び第２の回折格子2A、
2Bの格子定数を同一に形成してもフォーカス誤差信号を
検出することができる。
【００３５】 また、上記各実施例において、第１及び第２の回折格
子2A、2B、第１及び第２のフォトダイオード3A、3Bを有
する半導体基板を対物レンズ５と後側焦点Ｑとの間に配
設する構成としたが、後側焦点Ｑのさらに外側に配設す
る構成とすることもできる。
子2A、2B、第１及び第２のフォトダイオード3A、3Bを有
する半導体基板を対物レンズ５と後側焦点Ｑとの間に配
設する構成としたが、後側焦点Ｑのさらに外側に配設す
る構成とすることもできる。
【００３６】
以上説明したように、本発明によれば、対物レンズを
介して情報記録担体に対して対向配置され、対物レンズ
の光軸上に固定された半導体基板上に、情報記録媒体か
らの入射光の半導体基板に対する入射角度に依存して入
射モードと導波モードとの結合条件が異なる二つのグレ
ーティング素子により結合手段を形成し、この結合手段
により導波光励起現象を利用して当該入射光を二分岐し
て光導波路内に光信号として導波し、各光信号を各受光
素子により受光して夫々出力される各出力信号の差信号
をフォーカス誤差信号として使用してフォーカスエラー
制御を行うので、各グレーティング素子における入射モ
ードと導波モードとの結合条件さえ不変であれば、当該
各グレーティング素子における各細部パラメータを厳密
に設定して結合手段を形成する必要がないこととなり、
結合手段を形成する上での当該各細部パラメータの自由
度が向上し、よって、極めて簡略且つ容易に結合手段及
び光ピックアップ装置を製作できるという効果を有す
る。
介して情報記録担体に対して対向配置され、対物レンズ
の光軸上に固定された半導体基板上に、情報記録媒体か
らの入射光の半導体基板に対する入射角度に依存して入
射モードと導波モードとの結合条件が異なる二つのグレ
ーティング素子により結合手段を形成し、この結合手段
により導波光励起現象を利用して当該入射光を二分岐し
て光導波路内に光信号として導波し、各光信号を各受光
素子により受光して夫々出力される各出力信号の差信号
をフォーカス誤差信号として使用してフォーカスエラー
制御を行うので、各グレーティング素子における入射モ
ードと導波モードとの結合条件さえ不変であれば、当該
各グレーティング素子における各細部パラメータを厳密
に設定して結合手段を形成する必要がないこととなり、
結合手段を形成する上での当該各細部パラメータの自由
度が向上し、よって、極めて簡略且つ容易に結合手段及
び光ピックアップ装置を製作できるという効果を有す
る。
【００３７】 また、情報記録媒体からの入射光の半導体基板に対す
る入射角度に依存して入射モードと導波モードとの結合
条件が異なる二つのグレーティング素子により結合手段
を形成するので、入射角度が微小に変化した場合でもそ
れに鋭敏に対応して変化する光信号が得られることとな
り、高精度且つ正確なフォーカス誤差信号を得ることが
できるという効果を有する。
る入射角度に依存して入射モードと導波モードとの結合
条件が異なる二つのグレーティング素子により結合手段
を形成するので、入射角度が微小に変化した場合でもそ
れに鋭敏に対応して変化する光信号が得られることとな
り、高精度且つ正確なフォーカス誤差信号を得ることが
できるという効果を有する。
【００３８】 更に、各グレーティング素子を製作する際に上記した
結合条件を満たすように製作するのみで正確なフォーカ
ス誤差信号が得られるので、当該グレーティング素子の
各細部パラメータを厳密にその設計値と一致させて製作
せずとも正確なフォーカス誤差信号が得られ、これによ
り、正確なフォーカスサーボ制御の実行と結合手段及び
光ピックアップ装置の製造工程の簡略化とを両立させる
ことができるという効果をも有する。
結合条件を満たすように製作するのみで正確なフォーカ
ス誤差信号が得られるので、当該グレーティング素子の
各細部パラメータを厳密にその設計値と一致させて製作
せずとも正確なフォーカス誤差信号が得られ、これによ
り、正確なフォーカスサーボ制御の実行と結合手段及び
光ピックアップ装置の製造工程の簡略化とを両立させる
ことができるという効果をも有する。
第１図は本発明の一実施例構成の概略斜視図、 第２図は第１図記載実施例の側面図、 第３図は第１図記載実施例のｙ′軸方向から見た半導体
基板要部平面図、 第４図は第１図記載実施例のフォトダイオード出力波形
図を示し、同図（Ａ）は第１のフォトダイオードの出力
波形図、同図（Ｂ）は第２のフォトダイオード出力波形
図、同図（Ｃ）はフォーカス誤差信号波形図、 第５図は本発明の他の実施例の側面図、 第６図は第５図記載実施例のｙ′軸方向から見た半導体
基板要部平面図、 第７図は第５図記載実施例のフォーカス制御説明図を示
し、同図（Ａ）、（Ｃ）は不適正なフォーカス制御位置
の入射信号光説明図、同図（Ｂ）は適正なフォーカス制
御位置の入射信号説明図、 第８図は回折格子を有する光同波路層の結合条件説明
図、 第９図は最適入射角度と導波光量との特性図、 第10図は従来の光ピックアップ装置の概略斜視図であ
る。
基板要部平面図、 第４図は第１図記載実施例のフォトダイオード出力波形
図を示し、同図（Ａ）は第１のフォトダイオードの出力
波形図、同図（Ｂ）は第２のフォトダイオード出力波形
図、同図（Ｃ）はフォーカス誤差信号波形図、 第５図は本発明の他の実施例の側面図、 第６図は第５図記載実施例のｙ′軸方向から見た半導体
基板要部平面図、 第７図は第５図記載実施例のフォーカス制御説明図を示
し、同図（Ａ）、（Ｃ）は不適正なフォーカス制御位置
の入射信号光説明図、同図（Ｂ）は適正なフォーカス制
御位置の入射信号説明図、 第８図は回折格子を有する光同波路層の結合条件説明
図、 第９図は最適入射角度と導波光量との特性図、 第10図は従来の光ピックアップ装置の概略斜視図であ
る。
１…半導体基板 ２、2B、2B…回折格子 ３、3A、3B…フォトダイオード ４…半導体レーザ ５…対物レンズ ６…光ディスク 22…光導波路層 23…クラッド層 24…コア層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/12 - 7/135
Claims (3)
- 【請求項１】対物レンズを介して情報記録担体に対して
対向配置され、前記対物レンズの光軸上に固定された半
導体基板上に形成され、当該半導体基板上の光導波路を
介して導波される二分岐された光信号を二つの受光素子
で夫々受光し、各前記受光素子から出力される各出力信
号に基づいてフォーカスエラー制御を行い、フォーカス
の状態に応じて前記入射光の入射角度が変化する光ピッ
クアップ装置において、 前記光導波路に隣接し、前記情報記録媒体からの入射光
の前記半導体基板に対する入射角度に依存して入射モー
ドと導波モードとの結合条件が異なる二つのグレーティ
ング素子で形成されると共に、前記入射光を二分岐し前
記光信号として前記光導波路内に導波する結合手段を備
え、 各前記出力信号の差信号をフォーカス誤差信号として使
用し、前記フォーカスエラー制御を行うことを特徴とす
る光ピックアップ装置。 - 【請求項２】請求項１記載の光ピックアップ装置におい
て、 前記二つのグレーティング素子は相互に格子定数が異な
ることを特徴とする光ピックアップ装置。 - 【請求項３】請求項１記載の光ピックアップ装置におい
て、 前記結合手段は前記二つのグレーティング素子に隣接す
る前記光導波路の厚みを異なるように形成したことを特
徴とする光ピックアップ装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19670890A JP3187041B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 光ピックアップ装置 |
| US07/686,083 US5198838A (en) | 1990-07-25 | 1991-04-16 | Optical pickup device which generates a focusing correction signal |
| DE69120608T DE69120608T2 (de) | 1990-07-25 | 1991-04-18 | Optischer Abtastkopf |
| EP91303445A EP0468617B1 (en) | 1990-07-25 | 1991-04-18 | Optical pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19670890A JP3187041B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 光ピックアップ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0489635A JPH0489635A (ja) | 1992-03-23 |
| JP3187041B2 true JP3187041B2 (ja) | 2001-07-11 |
Family
ID=16362269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19670890A Expired - Fee Related JP3187041B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | 光ピックアップ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5198838A (ja) |
| EP (1) | EP0468617B1 (ja) |
| JP (1) | JP3187041B2 (ja) |
| DE (1) | DE69120608T2 (ja) |
Families Citing this family (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP3635524B2 (ja) * | 1999-02-12 | 2005-04-06 | パイオニア株式会社 | 光導波路素子及び光ピックアップ |
| JP2007071615A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-03-22 | Tohoku Univ | 表面プラズモン共鳴角スペクトル測定装置 |
| JP6303323B2 (ja) * | 2013-08-09 | 2018-04-04 | 株式会社豊田中央研究所 | 光学装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3536497A1 (de) * | 1984-10-16 | 1986-04-17 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Vorrichtung zur erfassung von fokussierungsfehlern in einer kopfanordnung fuer optische scheiben |
| DE3785118T2 (de) * | 1986-09-02 | 1993-07-08 | Fuji Photo Film Co Ltd | Optischer wiedergabekopf. |
| JPH0622065B2 (ja) * | 1987-02-25 | 1994-03-23 | 株式会社日立製作所 | 集積型光ヘツド |
-
1990
- 1990-07-25 JP JP19670890A patent/JP3187041B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-16 US US07/686,083 patent/US5198838A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 EP EP91303445A patent/EP0468617B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-04-18 DE DE69120608T patent/DE69120608T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0468617A1 (en) | 1992-01-29 |
| JPH0489635A (ja) | 1992-03-23 |
| EP0468617B1 (en) | 1996-07-03 |
| DE69120608D1 (de) | 1996-08-08 |
| DE69120608T2 (de) | 1997-02-13 |
| US5198838A (en) | 1993-03-30 |
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