JPH01287602A - 光ディスク駆動装置 - 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〕 本発明は集光グレーティングカップラを備えた光素子と
それを用いた光集積ヘッド及び光ディスク駆動装置に係
り、特に光収差低減のパラメータを緩和するに好適な構
造の光素子とその応用装置に関する。

〔従来の技術〕

回折格子を利用して、光導波路から外部に光を取り出し
かつ集光する従来の集光グレーティングカップラについ
ては、例えば電子情報通信学会技術報告○ＱＥ８６−８
４　（１９８６）の第１５頁から第２２頁において、そ
の収差特性が詳細に論じられている。

そのカップラの構造は第３図のようになっている。

すなわち、グレーティングカップラ３７は半導体又は誘
導体又はガラスの光学基板３１上に形成された導波層３
２上しこ、不等間隔曲線形状の回折格子３３を形成し、
これを用いて、導波光３４を導波路上部空間へ射出せし
めかつ集束させるものである。

更に、前記集光グレーティングカップラにバルクの対物
レンズ３６を組合せたハイブリッド型の集光グレーティ
ングカップラについては、テクニカル・ダイジェスト・
オブ・ファースト・マイクロオプティクス・コンファレ
ンスの第２０２頁から第２０５頁、１９８７年（Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　ｏｆ　１ｓｔＭｉｃｒｏ
ｏｐｔｉｃｓ　　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　　Ｐａｇｅ
　　２０２　ＮＮ２０５（１９？））において、その収
差特性が論じられている。その構造は第４図のように、
第３図で示した不等間隔回折格子３３から成る集光グレ
ーティングカップラ３７と対物レンズ３６を組合せたも
のである。

なお、第５図は、第３図の集光グレーティングカップラ
３７を用いた光ディスク駆動装置に使用する光集積ピッ
クアップ（光ヘッド）の具体的構造を示したものである
。図において、３１はＳｉ基板、３１ａはバッファ層、
３２は導波層、３３は不等間隔曲線形状回折格子、３３
ａはグレーテイング層、３４は導波光、３４ａは光ディ
スク３５の記録情報ピット３５ａからの戻り反射光、３
６は集光対物レンズ、３７は集光グレーティングカップ
ラ、３８は戻り反射光を分割するグレーティングビーム
スプリッタ、３９はレーザ光源（半導体レーザ）、４０
は受光素子（ホトダイオードから成る受光器）をそれぞ
れ示す。

上記集光グレーティングカップラ３７は、不等間隔曲線
形状の回折格子から構成され、回折格子３３の間隔を光
の進行方向に行くに従って狭くすることにより導波路上
部空間に射出できるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来の技術では以下に述べるような二つの
技術課題があった。

その第１の課題は、従来の集光グレーティングカップラ
においては、前述のごとく不等間隔の曲線形状回折格子
により導波光を導波路上部空間に射出する構成となって
いるが、上部空間に射出する光量は導波路に入射したレ
ーザ光の約１／２で。

残りの導波光は大半が基板内に漏れ有効に活用されてい
ない。同様の理由で、光ディスクの記録・再生ピットか
ら反射される光情報も、同じような光路をたどることと
なり、集光グレーティングカップラに入射した光量め何
割かは基板内に漏れ、再び導波路に戻る光量はかなり少
なくなってしまう。この基板内に漏れる導波光を有効に
活用する方法も試みられているが未だ十分なものは報告
されていない。

次に第２の課題は、光の収差を低減させるため各光学系
のパラメータを如何にして緩和させることができるかと
いうことである。これは集光グレーティングカップラの
構造に係わることであり、その構成を基本的に見直す必
要がある６例えば第４図についてみると、光ディスクピ
ックアップの対物レンズ３６の収差については以下のよ
うな制限がある。■。を無収差のときの光ディスクのピ
ット（焦点）３５ａにおける光強度、Φ＾（Ｐ）を焦点
３５を集束点とする球面波と実際の波面のある点Ｐにお
ける位相のずれとすると、焦点付近の点Ｑにおける規格
化光強度ｉ　（Ｑ）は次式で定義される。

１（Ｑ）　＝　　ｌ　ｆ　Ｉ　ｅｘｐ（ｉΦ＾（Ｐ）〕
ｄｓ　ｌ　”　　−−（１）工。

ただし、面積分ｄｓはレンズの開口面上で行う。収差が
小さいときは、（１）式のｅｘｐを展開し１、＝　Ｉ　
ｆ　ｆ　ｄｓ　ｌ”　　　　　　　−（２）であること
を考慮する、３、ｉ　（Ｑ）は次式となる。

１（Ｑ）＝１−４π２・ΔΦＰ２　　　　　　・・・・
・・・・・（３）ただし 実用上十分な対物レンズを得るには、ｉ　（Ｑ）の値を
０．８以上としなければならないとされている（マレシ
ャルの条件）。そのためにはΔΦＰをほぼ０．０７以下
とするように波面収差の発生を抑制する必要がある。

一方、光ディスクのように高密度に記録された情報を読
み出す場合、焦点における光のスポットサイズを小さく
するためＮＡ（レンズの直径／焦点距離）を０．４５以
上にする必要がある。

ところが、前記電気情報通信学会技術報告ＯＱＥ　８６
−８４で論じられている第３図のような集光グレーティ
ングカップラの場合、ＮＡを０．４５とするとき、レー
ザの波長ずれΔλ、導波光の実効屈折率のずれΔｎ、レ
ーザ光の光軸からのずれδを、それぞれ以下のようにし
なければならない。

以下余白 しかしながら１例えば通常の波長λ＝０．７８（７７＋
１１）の半導体レーザを光源として使用する場合、Δλ
として０．５％程度を考えなければならず、前記条件は
極めて厳しい。δの上限値も極めて小さな値であり、こ
れを満足する位置合せを行うことは極めて難しい。

また、前記テクニカル・ダイジェスト・オブ・ファース
ト・マイクロオプティクス・コンファレンスで論じられ
ている第４図のようなハイブリッド型集光グレーティン
グカップラの場合、ＮＡを０．４４７としたとき、Δλ
、Δｎ、δの上限値はそれぞれ、 となり、対物レンズを使用しない場合より大幅に改善さ
れるものの、Δλ、δに関してはなお実用化レベルには
達しない。

このように、僅かな構造パラメータのずれが大きな収差
を生じせしめる原因は、集光グレーティングカップラ３
７が、光軸に関して回転対称となっていないためである
。前記電気情報通信学会ＯＱＥ　８６−８４で論じられ
ているように、集光グレーティングカップラ３７の波面
収差関数Φ＾（Ｐ）は次式％式％ ただしｘ、ｙは第３図上に示した平面座標系によるもの
とする。（７）の各項のうちｘ、ｙについて最低次であ
る２次の項は、不等間隔曲線形状の回折格子を用いる集
光グレーティングカップラに特有のものであリバルクの
光軸に関して回転対称なレンズには存在しない。これは
光学系が光軸に対して回転対称でないことから生じるも
ので、決して除去できず、また最も大きな値を持つため
、集光グレーティングカップラが大きな収差を持つ原因
となっている。

本発明の目的は、上記二つの課題を解決することにあり
、その第１の目的は各パラメータの許容精度の制限値を
大きく緩和せしめ、改良された実用化可能な集光グレー
ティングカップラを備えた光素子を提供することにあり
、第２の目的はこの光素子を用いた光柴積ヘッドを、そ
して第３の目的はこの光集積ヘッドを備えた光ディスク
駆動装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記第１の目的は、（１）光学基板と、その表面に形成
された前記基板より屈折率の高い導波層から成る光導波
路と、前記光導波路からの導波光を前記光導波路外に射
出させ、かつ、光導波路上部空間に集束させる集光グレ
ーティングカップラとから成る光素子であって、前記集
光グレーティングカップラが、前記光導波路の表面に、
この表面と所定の射出角度θをもって前記導波光を前記
基板内へ射出せしめるように形成された等間隔直線状の
回折格子と、この射出光を前記基板の端面で前記光導波
路表面に垂直な方向に全反射させる基板端面と、前記全
反射光を前記基板の上部空間に集束せしめるレンズ手段
とから成ることを特徴とする集光グレーティングカップ
ラを備えた光素子により。

また、（２）上記導波光の射出角度θが大板の屈折率、
を満足すると共に、上記導波光を基板端面で上記導波路
に垂直な方向に全反射させるよう前記基板端面を前記導
波路面から前記射出角度θと同一の角度で傾斜せしめた
反射面としたことを特徴とする集光グレーティングカッ
プラを備えた光素子により、 さらにまた、（３）上記全反射光を上記基板の上部空間
に集束せしめるレンズ手段として、上記光導波路上に透
過型フレネルレンズを配設したことを特徴とする集光グ
レーティングカップラを備えた光素子により達成される
。

そして、第２の目的は、（１）レーザ光源と、このレー
ザ光源からのレーザビーム光を光学基板上に設けられた
光導波路に導き、更に集光グレーティングカップラによ
り前記光導波路上部空間に配置される光記録媒体の記録
・再生面上に集光する光素子と、前記記録・再生面から
の反射光を前記光導波路上に形成されたビームスプリッ
タを介して受光検出する手段とを有して成る光集積ヘッ
ドであって、前記集光グレーティングカップラを備えた
光素子が、光学基板と、その表面に形成された前記基板
より屈折率の高い導波層から成る光導波路と、前記光導
波路からの導波光を前記光導波路外に射出させ、かつ、
光導波路上部空間に集束させる集光グレーティングカッ
プラとから成る光素子であって、前記集光グレーティン
グカップラが、前記光導波路の表面に、この表面と所定
の射出角度θをもって前記導波光を前記基板内へ射出せ
しめるように形成された等間隔直線状の回折格子と、こ
の射出光を前記基板の端面で前記光導波路表面に垂直な
方向に全反射させる基板端面と、前記全反射光を前記基
板の上部空間に集束せしめるレンズ手段とから成ること
を特徴とする光集積ヘッドにより、 また、（２）上記導波光の射出角度θが大板の屈折率、
を満足すると共に、上記導波光を基板端面で上記導波路
に垂直な方向に全反射させるよう前記基板端面を前記導
波路面から前記射出角度θと同一の角度で傾斜せしめた
反射面としたことを特徴とする光集積ヘッドにより、 さらにまた、（３）上記全反射光を上記基板の上部空間
に集束せしめるレンズ手段として、上記光導波路上に透
過型フレネルレンズを配設したことを特徴とする光集積
ヘッドにより達成される。

さらに、本発明の第３の目的は、（１）光ディスクを回
転駆動する回転駆動制御手段と、前記回転する光ディス
ク面と所定間隔をおいて前記光ディスクの半径方向に走
査駆動することにより光情報の記録・再生を行なう光ヘ
ッド及び前記光ヘッドを搭載し走査駆動するアクチュエ
ータと、前記光ヘッドの入出力信号処理手段とを有して
成る光ディスク駆動装置であって、前記光ヘッドがレー
ザ光源と、このレーザ光源からのレーザビーム光を光学
基板上に設けられた光導波路に導き、更に集光グレーテ
ィングカップラにより前記光導波路上部空間に配置され
る光記録媒体の記録・再生面上に集光する光素子と、前
記記録・再生面からの反射光を前記光導波路上に形成さ
れたビームスプリッタを介して受光検出する手段とを有
して成る光集積ヘッドから成り、前記集光グレーティン
グカップラを備えた光素子が光学基板と、その表面に形
成された前記基板より屈折率の高い導波層から成る光導
波路と、前記光導波路からの導波光を前記光導波路外に
射出させ、かつ、光導波路上部空間に集束させる集光グ
レーティングカップラとから成る光素子から成り、前記
集光グレーティングカップラが、前記光導波路の表面に
、この表面と所定の射出角度θをもって前記導波光を前
記基板内へ射出せしめるように形成された等間隔直線状
の回折格子と、この射出光を前記基板の端面で前記光導
波路表面に垂直な方向に全反射させる基板端面と、前記
全反射光を前記基板の上部空間に集束せしめるレンズ手
段とから成ることを特徴とする光ディスク駆動装置によ
り。

また、（２）上記導波光の射出角度θが大板の屈折率、
を満足すると共に、上記導波光を基板端面で上記導波路
に垂直な方向に全反射させるよう前記基板端面を前記導
波路面から前記射出角度θと同一の角度で傾斜せしめた
反射面としたことを特徴とする光ディスク駆動装置によ
り、さらにまた、（３）上記全反射光を上記基板の上部
空間に集束せしめるレンズ手段として、上記光導波路上
に透過型フレネルレンズを配設したことを特徴とする光
ディスク駆動装置により達成される。

以下余白 なお、集光グレーティングカップラにおいて、光導波路
から基板内に導波光を効率よく射出させるに際し、射出
角度θが式 ばならない理由について以下詳述する。

つまり、−１次光のみを基板内に効率よく射出させる必
要がある。いま、基板の屈折率ｎｓ、導波光の実効屈折
率をＮ、回折格子のピッチをＡとする。このとき第２図
（ａ）のように−１次光（光路を矢印で示す）を導波路
３２からθをなす角度で基板３１内方向へ射出せしめる
条件はただし、λ：使用レーザ光の波長 そして−１次光が光導波路３２上部の空気側Ａへ射出し
ない条件は、 （８）　、　（９）より、ｎ＠Ｃｏｇθ〉１　八θ（ｃ
ｏｓθ−１（−）・・・（１０）ｓ 一方、射出光は基板端面で全反射する必要があ求める条
件は式（１０）で、かつ式（１１）を満足するθである
。これを１／ｎ、関数として図示すると第２図（ｂ）の
ようになる。故に１式（１１）が満たされれば式（１０
）は満たされるので、求める条件は同図に斜線を施した
領域を示す式（１１）また、この導波光の射出角度θは
、導波路の屈折率と導波路に隣接して設けた等間隔の直
線状回折格子のピッチとの関係から一義的に設定される
ものであり、これらのパラメータを所定値に設定するこ
とにより容易に任意の値に設定することができる。

〔作用〕

本発明の導波路に隣接して設けた等間隔の直線状回折格
子は、導波光を導波路から基板内に効率よく射出せしめ
る作用をし、射出角度θはこの回折格子のピッチと導波
路を構成する光学材料の屈折率とを任意に選択すること
により一義的に設定することができる。そして基板内に
入射した導波光は基板端面で全反射し、導波路上部空間
に、しかも導波路面に垂直に出射するよう、この基板端
面が導波路面とθの前記導波光の基板内への射出角度θ
と同一の角度をもって傾斜し、鏡面に研磨されている。

前記基板端面で全反射された導波光は、基板表面に形成
されたレンズ手段、例えばフレネルレンズにより上部空
間の一点（通常は光ディスクの情報記録・再生面上）に
収束される。

一方、光路を上記と逆にたどれば、−点に収束された光
はレンズ手段を介して基板内に入射し、基板端面で全反
射し、θの角度をもって導波路に入射すると共に回折格
子の作用により導波路内を直進する。

〔実施例〕

以下、図面を用いて本発明を具体的に説明する。

実施例１ 第１図は本発明の一実施例となる集光グレーティングカ
ップラを示したもので、第１図（，１）は断面図、第１
図（ｂ）は平面図をそれぞれ示す。

図において、１１は例えば屈折率２．１７７のニオブ酸
リチウム（Ｌ　ｘ　Ｎ　ｂ　Ｏ、）のごとき光学材料か
ら成る基板、１２は基板より屈折率の高い導波層で、こ
の例ではニオブ酸リチウム基板上にチタンを蒸着し、こ
れを熱処理して基板表層にチタンを熱拡散して約１．５
／ｆｆｉの導波層を形成した。１３は導波層上に形成し
た等間隔の直線状回折格子で、導波路よりも屈折率の大
きい光学材料で形成され、この例では屈折率２．４のチ
タン酸化物（ＴｉＯ２）膜を導波路上に形成し、リング
ラフィによるパターン形成技術によりピッチ２．５９−
の直線状回折格子を光の進行方向に４ｍｍにわたり形成
した。１４は導波層１２上の回折格子１３の前方に設け
られたレンズ手段で、この例では導波層１２上に周知の
技術で口径約２ｍ＋ａの透過型フレネルレンズが形成さ
れた。なお、レンズの口径は導波光の幅に等しいかそれ
より大とする。レンズとしては、その他バルクのレンズ
でもよいが、基板上に集積化しコンパクトな構成とする
上からフレネルレンズが好ましい。１５は基板表面と３
０度の角度に切断・研磨された反射面からなる基板端面
であり、この傾斜角は導波光１６の射出角度θに等しく
形成されている。１７は光の焦点ｆである。また第１図
（ｂ）に示した導波光１６はコリメートされた平行光で
ある。

ここで、回折格子を構成する酸化チタン（ＴｉＯ２）の
厚み、フレネルレンズの焦点距離ｆ及び口径りについて
さらに詳述すると、光ピツクアップヘッドの対物レンズ
としてフレネルレンズを用いる場合には開口数ＮＡ〜０
．５としなければならない、このレンズの実質的な開口
数は、回折格子の開口数で決まる。いま、第１図（ｂ）
に図示のように回折格子のＸ方向の開口長をＬｘ、ｙ方
向の開口長をり、とする。回折格子による射出光が基板
１１表面とθの角をなす方向へ射出させるとき、フレネ
ルレンズ１４へ入射する光線束の面積なり、ｃｏｓθＸ
Ｌ、である０例えば１本実施例のように０２３０度、ｆ
＝２ｍ鳳とすると、Ｌｘ＝２．３０ｍ＋ａ、　　　　　
Ｌｙ＝１．１５ｍＢ＋とする必要がある。このとき、フ
レネルレンズの口径りは全光束をカバーするために である必要がある。

また、回折格子から射出する光の振幅はＸ軸方向にｅＸ
ｐ　（−αＸ）の依存性をもって射出する。ここでαを
放射損失係数とよぶ。開口数を確保するαの値は、基板
１１、導波層１２、回折格子１３の屈折率と厚みで決ま
る。上記のように、屈折率ｎ５＝２．１７７のＬ　ｘ　
Ｎ　ｂ　Ｏ３、導波層１２の屈折率Ｎ＝２．１８７、回
折格子として屈折率ｎ９＝２．４のＴｉＯ２を用いたと
き、α〜０．４とするためには、回折格子の厚みを約３
０ｎｍとすればよい。

再び、第１図（ａ）、（ｂ）に示す構成の集光グレーテ
ィングカップラの説明に戻り、各光学系のパラメータに
ついて検討する。

ここで、光源（この図では省略）のレーザ光の波長をλ
、導波光１６の実効屈折率をＮ、基板１１の屈折率をｎ
６、等間隔直線形状の回折格子１３の格子間隔をΔとす
る。回折格子１３を用いｍ次光を基板方向に基板表面と
θの角度の方向へ光を射出するためには、 という条件を満たす必要がある。通常、回折光としては
一１次光を用いる。さらに条件式（６）の他に が満たされれば、導波光は基板方向のみに射出され空気
中へは射出されないので大きな効率が得られる。ｍ＝−
１としθ＝３０（度）のとき式（１２）例えば基板１１
として屈折率ｎ　ｓ　”　２．１７７のＬｉＮｂ○、を
用い導波層１２をＴｉの熱拡散で作製しＮ＝２．１８７
とし、光源としてλ＝０．７８　（虜）の半導体レーザ
を用いたとすると、Δ＝　２　、５９　（ｔｍ　）とな
り、フォトリソグラフィ技術で十分作製可能な値となる
。またこのとき条件式（１２）も満足されるので、導波
光は基板方向のみに効率よく射出せしめることが可能で
ある。

回折格子１３によって射出せしめられた光の入射方向と
、基板端面の研磨面１５の法線方向となす角度をφとす
ると、 ｎ６ｓｉｎφ〉１　　　　・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（１５）のとき全反射が起こる
。本件実施例の場合、ｎ５＝２．１７７、φ＝３０（度
）なので全反射が起こる範囲式（１５）に含まれている
。

次にフレネルレンズ１４の焦点距離をｆとし、フレネル
レンズの中心を原点として第１図（ｂ）のような座標系
をとる。フレネルレンズの形状式は、２π ｙ（ｘ＋　ｙ）　＝　　Ｖ四７ワで λ ＝２ｍ′π　（ｍ′：整改　・・・・・・・・・・・・
（１６）で与えられる。このフレネルレンズは光軸に関
し軸対称であるから、収差の最低次数は３次である。

３次の波面収差関数は、例えばＭｅｉｅｒの文献、Ｊ、
Ｏｐｔ、　Ｓｃｏ、　Ａｍｅｒ、、　Ｖｏｌ、５５．　
Ｎｏ、８　（１９６５）の９８７頁から９９２頁におい
て論じられているように次式となる。

＋　−ｒ　３（ｃｏｓθＣＸ＋ｓｉｎθｃｙ）−−ｒ　
２（ｃｏ／θＡｘ＋ｓｉｎ”ＯＡ、＋　２ｃｏｓ　Ｏｓ
ｉｎθＡＸｙ）　−ｒ２Ｆ ＋　−ｒ　（ｃｏｓθＤ、＋ｓｉｎθＤｙ）　　　−・
−・・−・−（１７）ま ただし、ｘ＝ｒｃｏｓθ、ｙ＝ｒｓｉｎθとして極座標
で表示した。またλ′は実際の光源の波長である。

本実施例の場合、５次以上の収差を十分小さいとして無
視し、式（３）、（４）、（１７）を用いて、マレシャ
ル条件を満たすΔｎ、Δλ、δの許容上限値を求める。

すなわち、１Δｎ１．１Δλ１．１δ１の上限値は次式
となる。

式（５）、（６）と（１８）とを比較すると、本実施例
の上限値となる式（１８）は式（５）で示す従来の第３
図の集光グレーティングカップラより大幅に緩和されて
いる。また、式（６）で示す従来の集光バルクレンズを
用いた第４図のハイブリッド型集光グレーティングカッ
プラに対しては、１Δｎｌでは若干劣るものの、１δ１
．１Δλ１に関しては改善されている。式（１８）の１
Δλ１が許容されるならば、波長λ＝０．７８　（４）
の半導体レーザを用いたとき、実際の波長変動は±４　
（ｎｍ）まで許容されるので、実用可能なレベルとなる
。また。

１Δｎ１に関しても基板として屈折率ｎ、＝２．１７７
のＬｉＮｂ０．を用い、実効屈折率Ｎ＝２．１８７の導
波光１６を用いるとき、実際の実効屈折率変動は０．０
０３５であり、これは熱拡散や成膜など通常のプロセス
でも十分制御できるので問題はない。

実施例２ 次に、上記第１図（ａ）、（ｂ）図示の集光グレーティ
ングカップラを用いて光集積ヘッドを形成する例につい
て説明する。ヘッドの原理は例えば第５図の従来例と同
じであるが、同図の集光グレーティングカップラ３７の
部分を前述の本件実施例のそれで置換すれば容易に実現
できる。なお、従来装置の第５図においては、レーザ光
源３９からレーザ導波光３４が導波路３２に導かれる光
路には、コリメータが表示されてないが、本発明実施例
においては、平行光を回折格子１３に導入するため上記
光路にコリメータを配設する。本発明の好ましい実施例
によればレーザ光源、集光グレーティングカップラ、集
光レンズ、受光器等の光学系を共通の基板上に集積化す
ることができ、光ヘッドの小型軽量化を可能とする。

実施例３ 第６図は、上記実施例２の光集積ヘッドを従来の光ディ
スク駆動装置に応用した場合の光ディスク駆動装置４４
の概略図を示したものである。本実施例の特徴は、アク
チュエータ４３上に光集積ヘッド４１が搭載され、光学
系の構成が簡素化された点にある。光ディスク駆動装置
の動作原理は従来装置と変わらず、回転駆動制御手段で
コントロールされたモータ４３により光ディスク３５は
回転する。

この回転する光ディスクの半径方向にアクチュエータ４
２に搭載された光集積ヘッド４１が走査制御手段により
走査駆動し、それと同期して光ディスク３５からの光情
報が電気信号に変換され、必要な信号処理を信号処理手
段で処理されるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、 （１）導波路から一１次光のみを効率よく基板内に射出
することができ、導波光の損失を少なくでき、光信号を
増大させることができた。

（２）光学系の各パラメータの緩和を図ることができた
。すなわち１本発明によれば、第１図のような完全モノ
リシックの集光グレーティングカップラを用いても、第
４図のようなハイブリッド型の集光グレーティングカッ
プラと同等もしくはそれ以上の１Δｎ１．１Δλ１．１
δ１の許容上限値を与えることができ、第３図のような
構成の集光グレーティングカップラより収差を大幅に低
減することができる。特に、１Δλ１に関しては、波長
λ＝０．７８　（４）の通常の半導体レーザを用いても
十分の許容範囲を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となる集光グレーティングカ
ップラの構成図で、第１図（ａ）は断面図、第１図（ｂ
）はその平面図、第２図（ａ）、（ｂ）は、本発明の集
光グレーティングカップラにおいて、導波光が基板内に
射出する角度θと基板端面での全反射により上部空間に
出射する機構を説明するための模式図、第３図は従来の
光集積グレーティングカップラの概略図、第４図は同じ
〈従来装置の概略図、第５図は、第４図の装置を用いた
従来の光集積ピックアップの構成図、第６図は本発明の
光集積ヘッドを用いた光ディスク駆動装置の構成を説明
する概略説明図である。 図において、 １１・・・基板　　　　　　　１２・・・光導波層１３
・・・等間隔の直線形状回折格子 １４・・・透過型フレネルレンズ １５・・・基板端面斜め研磨面 １６・・・導波光　　　　　　１７・・・焦点３１・・
・基板　　　　　　　３２・・・光導波層３３・・・回
折格子　　　　　３４・・・導波光３５・・・光ディス
ク　　　　３６・・・対物レンズ３７・・・集光グレー
ティングカップラ３８・・・グレーティングスプリッタ ３９・・・半導体レーザ ４０・・・受光器（ホトダイオード） ４１・・・光ヘッド　　　　　４２・・・アクチュエー
タ４３・・・モータ　　　　　　４４・・・光ディスク
駆動装置代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図 第２図 ３４−−−Ｌ−サ”′ビー云 ４２−−−アク４−Ｌニー２ ４３−−−モーフ ４４−一一光ガスフ葛Ｅｈ裂１ 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学基板と、その表面に形成された前記基板より屈
   折率の高い導波層から成る光導波路と、前記光導波路か
   らの導波光を前記光導波路外に射出させ、かつ、光導波
   路上部空間に集束させる集光グレーティングカップラと
   から成る光素子であって、前記集光グレーティングカッ
   プラが、前記光導波路の表面に、この表面と所定の射出
   角度θをもって前記導波光を前記基板内へ射出せしめる
   ように形成された等間隔直線状の回折格子と、この射出
   光を前記基板の端面で前記光導波路表面に垂直な方向に
   全反射させる基板端面と、前記全反射光を前記基板の上
   部空間に集束せしめるレンズ手段とから成ることを特徴
   とする集光グレーティングカップラを備えた光素子。 ２、上記導波光の射出角度θが式 ▲数式、化学式、表等があります▼、ただし、ｎ＿ｓは
   上記 基板の屈折率、を満足すると共に、上記導波光を基板端
   面で上記導波路に垂直な方向に全反射させるよう前記基
   板端面を前記導波路面から前記射出角度θと同一の角度
   で傾斜せしめた反射面としたことを特徴とする請求項１
   記載の集光グレーティングカップラを備えた光素子。 ３、上記全反射光を上記基板の上部空間に集束せしめる
   レンズ手段として、上記光導波路上に透過型フレネルレ
   ンズを配設したことを特徴とする請求項１もしくは請求
   項２記載の集光グレーティングカップラを備えた光素子
   。 ４、レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザビーム
   光を光学基板上に設けられた光導波路に導き、更に集光
   グレーティングカップラにより前記光導波路上部空間に
   配置される光記録媒体の記録・再生面上に集光する光素
   子と、前記記録・再生面からの反射光を前記光導波路上
   に形成されたビームスプリッタを介して受光検出する手
   段とを有して成る光集積ヘッドであって、前記集光グレ
   ーティングカップラを備えた光素子が光学基板と、その
   表面に形成された前記基板より屈折率の高い導波層から
   成る光導波路と、前記光導波路からの導波光を前記光導
   波路外に射出させ、かつ、光導波路上部空間に集束させ
   る集光グレーティングカップラとから成る光素子であっ
   て、前記集光グレーティングカップラが、前記光導波路
   の表面に、この表面と所定の射出角度θをもって前記導
   波光を前記基板内へ射出せしめるように形成された等間
   隔直線状の回折格子と、この射出光を前記基板の端面で
   前記光導波路表面に垂直な方向に全反射させる基板端面
   と、前記全反射光を前記基板の上部空間に集束せしめる
   レンズ手段とから成ることを特徴とする光集積ヘッド。 ５、上記導波光の射出角度θが式 ▲数式、化学式、表等があります▼、ただし、ｎ＿ｓは
   上記 基板の屈折率、を満足すると共に、上記導波光を基板端
   面で上記導波路に垂直な方向に全反射させるよう前記基
   板端面を前記導波路面から前記射出角度θと同一の角度
   で傾斜せしめた反射面としたことを特徴とする請求項４
   記載の光集積ヘッド。 ６、上記全反射光を上記基板の上部空間に集束せしめる
   レンズ手段として、上記光導波路上に透過型フレネルレ
   ンズを配設したことを特徴とする請求項４もしくは請求
   項５記載の光集積ヘッド。 ７、光ディスクを回転駆動する回転駆動制御手段と、前
   記回転する光ディスク面と所定間隔をおいて前記光ディ
   スクの半径方向に走査駆動することにより光情報の記録
   ・再生を行なう光ヘッド及び前記光ヘッドを搭載し走査
   駆動するアクチュエータと、前記光ヘッドの入出力信号
   処理手段とを有して成る光ディスク駆動装置であって、
   前記光ヘッドがレーザ光源と、このレーザ光源からのレ
   ーザビーム光を光学基板上に設けられた光導波路に導き
   、更に集光グレーティングカップラにより前記光導波路
   上部空間に配置される光記録媒体の記録・再生面上に集
   光する光素子と、前記記録・再生面からの反射光を前記
   光導波路上に形成されたビームスプリッタを介して受光
   検出する手段とを有して成る光集積ヘッドから成り、前
   記集光グレーティングカップラを備えた光素子が光学基
   板と、その表面に形成された前記基板より屈折率の高い
   導波層から成る光導波路と、前記光導波路からの導波光
   を前記光導波路外に射出させ、かつ、光導波路上部空間
   に集束させる集光グレーティングカップラとから成る光
   素子から成り、前記集光グレーティングカップラが、前
   記光導波路の表面に、この表面と所定の射出角度θをも
   って前記導波光を前記基板内へ射出せしめるように形成
   された等間隔直線状の回折格子と、この射出光を前記基
   板の端面で前記光導波路表面に垂直な方向に全反射させ
   る基板端面と、前記全反射光を前記基板の上部空間に集
   束せしめるレンズ手段とから成ることを特徴とする光デ
   ィスイク駆動装置。 ８、上記導波光の射出角度θが式 ▲数式、化学式、表等があります▼、ただし、ｎ＿ｓは
   上記 基板の屈折率、を満足すると共に、上記導波光を基板端
   面で上記導波路に垂直な方向に全反射させるよう前記基
   板端面を前記導波路面から前記射出角度θと同一の角度
   で傾斜せしめた反射面としたことを特徴とする請求項７
   記載の光ディスク駆動装置。 ９、上記全反射光を上記基板の上部空間に集束せしめる
   レンズ手段として、上記光導波路上に透過型フレネルレ
   ンズを配設したことを特徴とする請求項７もしくは請求
   項８記載の光ディスク駆動装置。