JPH01113924A - 焦点誤差検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、いわゆる光ディスク、コンパクトディスク
、ビデオディスク、光磁気ディスク等の記録、再生に用
いられる光ヘッドの焦点誤差検出装置のうち、特に光導
波路を用いた焦点誤差検出装置に関する。

〔従来の技術〕

コンパクトディスク、ビデオディスク、光磁気ディスク
（以下、これらを光ディスクと総称する）等への情報の
記録、再生に用いられる光ヘッドは、光源である半導体
レーザから出射した光を光デイスク面上に正しく集光さ
せるために、焦点誤差検出機能を備えている。焦点誤差
を検出する方法として、フーコー法、非点収差法、臨界
角法等があるが、これらのうち、光導波路を用いた焦点
誤差検出装置に用いられているのはフーコー法である。

第６図はフーコー法を用いた光導波路型焦点誤差検出装
置を説明するための図である。この光導波路型焦点誤差
検出装置は、基板上に形成された光導波路と、光導波路
上の一部に形成されたグレーティングカップラ１と、第
１および第２の２分割光検出器４，８により構成されて
いる。

グレーティングカップラ１は光軸を中心にして２分割さ
れており、光源からの出射光が光デイスク上に正しく集
光されている場合（オンフォーカスの場合）の光ディス
クからの反射光がグレーティングカップラ１に入射した
とき、第６図（ｂ）に示すように、グレーティングカッ
プラの第１領域２に入射した光は第１の導波光３となり
、第１の２分割光検出器４０分割線５上に収束し、グレ
ーティングカップラの第２Ｍ域６に入射した光は第２の
導波光７となり第２の２分割光検出器８の分割線９上に
収束するように構成されている。

光ディスクが結像レンズに近づく方向にデフォーカスが
生じると、第６図（ａ）に示すように、第１の導波光３
と第２の導波光７はそれぞれ第１゜第２の２分割光検出
器４．８の外側の光検出器にのみ入射する。逆に遠ざか
る方向にデフォーカスが生じると、第６図（ｃ）に示す
ように、内側の光検出器にのみ入射する。したがって、
２つの２分割光検出器の外側の光検出器の和信号と内側
の光検出器の和信号の差から焦点誤差信号が得られる。

〔従来技術の問題点〕

光ディスクへの情報の記録８再生には、光デイスク上で
光スポツト径を小さくする必要のために、光源としてレ
ーザが用いられ、特に装置の小型化のために半導体レー
ザが用いられることが多い。

しかし、半導体レーザの発振波長は、動作温度。

注入電流等により容易に変化してしまう。従来技術で述
べたフーコー法の原理による導波路型焦点誤差検出装置
では、発振波長がグレーティングカップラの設計波長か
らずれると、グレーティングカップラのフォーカスパワ
ーが変化し、オンフォーカスの場合でも２つの２分割光
検出器の分割線上に収束しなくなり、焦点誤差信号にオ
フセットが生じてしまい、場合によっては誤差検出動作
が不可能になるという欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記問題点を解決し、光源の波長変動の
影響を受けない導波路型焦点誤差検出装置を提供するこ
とである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、光源からの出射光を光記録媒体に結像し、光
記録媒体からの反射光によって焦点誤差を検出する焦点
誤差検出装置において、基板と、この基板上に形成、さ
れた光導波路と、この光導波路上の一部に形成されたグ
レーティングカップラからなる誤差検出素子と、少なく
とも２つの光検出器とを有し、 前記グレーティングカップラは、前記光記録媒体からの
反射光と交わるように配置され、少なくとも、第１の領
域と、反射光軸に対して前記第１の領域と非対称な位置
にあり前記光記録媒体上に前記光源からの出射光が正し
く集光されている場合の入射光量が等しくなるような第
２の領域からなり、前記第１の領域に入射した光は前記
第１の光検出器に入射するよう前記光導波路中を伝ぱん
し、前記第２の領域に入射した光は前記第２の光検出器
に入射するよう前記光導波路中を伝ぱんすることを特徴
としている。

〔作用〕

本発明の作用は以下のとおりである。

光源であるレーザを出射した光は通常はガウス分布と呼
ばれる光軸を含む面内対称な強度分布を持つ。この分布
形状は、出射レーザビームを収束光、平行光５発散光に
変換した後も、ビームの太さ（半値幅）を除いてほぼ保
存される。光ディスクからの反射光もほぼこの分布形状
を保持している。いま説明を簡単にするために、オンフ
ォーカスの場合の反射光は収束レンズによって平行光に
変換され、その場合のビーム強度は光軸に対して回転対
称であるとする。

第４図は反射コリメート光１０とグレーティングカップ
ラの位置との関係を説明するための図である。グレーテ
ィングカップラの第１領域１１、および第２領域１２に
入射した光は、グレーティングカソブラの作用により基
板１４上の導波路１３の導波モードに結合され、導波路
中を伝ぱんし、それぞれ第１の光検出器、第２の光検出
器に入射する。グレーティングカップラの第１領域１１
および第２領域１２は反射光軸に対して非対称な位置に
形成され、コリメート光が入射した場合、第１領域１１
への入射光量と第２領域１２への入射光量が第４図（ａ
）に示すように等しくなるように設定される。ここで第
１領域１１は第２領域１２よりも反射光軸に近い位置に
設置されるものとする。

第５図は、第１領域１１の開口１５および第２領域１２
の開口１６に対する入射光量の変化状態を示すが、光デ
ィスクが光ビームの収束位置に対して、収束レンズに遠
ざかる方向に変位すると、第５図の光強度分布ａのよう
にグレーティングカップラは収束光となり、反射光量は
オンフォーカスの場合（光強度分布ｂ）に比べて光軸付
近に集中する。

したがって、第１領域開口１５に入射する光量は第２領
域開口１６に入射する光量に比べて多くなる。

逆に光ディスクが光ビームの収束位置に対して収束レン
ズに近づく方向に変位すると（光強度分布ｃ）、反射光
は発散波となり、反射光量はオンフォーカスの場合に比
べて、強度分布が平坦になり、したがって、第２領域開
口１６に入射する光量は第１領域開口１５に入射する光
量よりも多くなる。

よって、第１領域１１に入射する光量と第２領域１２に
入射する光量との差を光検出器で検出することで焦点誤
差を検出し得る。

ここで、用いられる光検出器はグレーティングカップラ
の第１領域１１および第２領域１２に入射する光量差を
分離して検出できさえすればよいために、受光面積の大
きいものを使用することができる。つまり、光源の波長
変動による光導波層内の導波方向変化量よりも大きい受
光面積を持つ光検出器を用いることができるため、波長
変動の影響を受けない光導波路型焦点誤差検出装置が得
られる。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を説明する
ための図であり、第１図は斜視図、第２図は横断面図で
ある。

この焦点誤差検出装置は、基板１７上に光導波路１８が
形成されており、光導波路の上の上述の条件を満足する
領域、すなわち反射光軸に対して非対称であってオンフ
ォーカス時に入射光量が等しくなるような領域に、グレ
ーティングカップラの第１領域１９およびグレーティン
グカップラの第２領域２０が形成される。光導波路１８
の端部には、グレーティングカップラの第１領域１９か
らの導波光を検出する第１の光検出器２１と、第２領域
２０からの導波光を検出する第２の光検出器２２が配置
される。

以上のような構成の焦点誤差検出装置において、グレー
ティングカップラの第１領域１９および第２領域２０に
入射した光ディスクからの反射光３０は、グレーティン
グカップラの作用により、基板１７上の導波路１８の導
波モードに結合され、導波路中を伝ぱんし、それぞれ第
１の光検出器２１．第２の光検出器２２に入射する。こ
れら光検出器で、第１領域１９に入射する光量と第２領
域２０に入射する光量との差を検出することで焦点誤差
が得られる。

上述の本発明の詳細な説明では、簡単のために、光記録
媒体上に光スポットが合焦している場合の反射光はコリ
メート光になって観測されるとしたが、本実施例におい
てはもちろん発散光であっても、収束光であってもよい
。また、本実施例では光検出器２１．２２は光導波路の
端部に設置しであるが、光導波路内に形成することもも
ちろん可能である。

第３図は本発明の第２の実施例を説明するための図であ
る。第１の実施例では、光導波路で切られる反射光断面
の一部にグレーティングカップラを設けて焦点誤差信号
を得ていたが、本実施例はグレーティングカップラを３
つの領域に分け、反射光断面の全範囲にグレーティング
カップラを設けて、光の利用率の向上を図ったものであ
る。

グレーティングカップラは、光軸を含む第１領域２３と
、その両側の第２．第３領域２４．２５に分けられ、そ
れぞれの領域からの導波光を検出する第１、第２．第３
の光検出器２６．２７．２８が設置される。第２および
第３の光検出器２７．２８の出力の和と第１光検出器２
６の出力の差から焦点誤差信号を得ることができる。

上述した第１および第２の実施例において、上記のよう
な特性を示すグレーティングカップラおよび光導波路は
、例えばパイレックスガラスを基板に用いれば、コーニ
ング７０５９をスパッタ等で薄膜状に堆積することによ
り光導波路が作製でき、その上にＳｉＮ等のエツチング
により格子パターンを形成することでグレーティングカ
ップラが作製できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の導波路型焦点誤差検出装置に比
べて、光源の波長変動の影響を受けない、安定な動作が
可能な導波路型焦点誤差検出装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の第１の実施例を説明する
ための斜視図および横断面図、第３図は本発明の第２の
実施例を説明するための斜視図、 第４図および第５図は本発明の詳細な説明するための図
、 第６図は従来の技術を説明するための図である。 ｌ・・・・・グレーティングカップラ ２、１１．１９．２３・・・第１領域 ３・・・・・第１の導波光 ４・・・・・第１の２分割光検出器 ５．９・・・分割線 ６、１２．２０．２４・・・第２領域 ７・・・・・第２の導波光 ８・・・・・第２の２分割光検出器 １０・・・・・コリメート光 １３、１８・・・光導波路 １４、１７・・・基板 １５・・・・・第１領域開口 １６・・・・・第２領域開口 ２１、２６・・・第１の光検出器 ２２、２７・・・第２の光検出器 ２５・・・・・第３領域 ２８・・・・・第３の光検出器 ３０・・・・・反射光 代理人　弁理士　　岩　佐　　義　幸 第１図 第２図 １１ら− 第３図 第１領域入射光Ｉ 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの出射光を光記録媒体に結像し、光記録
   媒体からの反射光によって焦点誤差を検出する焦点誤差
   検出装置において、 基板と、この基板上に形成された光導波路と、この光導
   波路上の一部に形成されたグレーティングカップラから
   なる誤差検出素子と、少なくとも２つの光検出器とを有
   し、 前記グレーティングカップラは、前記光記録媒体からの
   反射光と交わるように配置され、少なくとも、第１の領
   域と、反射光軸に対して前記第１の領域と非対称な位置
   にあり前記光記録媒体上に前記光源からの出射光が正し
   く集光されている場合の入射光量が等しくなるような第
   ２の領域からなり、前記第１の領域に入射した光は前記
   第１の光検出器に入射するよう前記光導波路中を伝ぱん
   し、前記第２の領域に入射した光は前記第２の光検出器
   に入射するよう前記光導波路中を伝ぱんすることを特徴
   とする焦点誤差検出装置。