JPH0344828A - 光学式情報処理装置 - 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、特に先導波路により、各種光学素子を集積化
して、光学系を小形軽量化し、あるいはアクセス時間を
短縮するのに好適な光ヘッドを備え、光学式情報記録媒
体に対して情報の再生若しくは記録または再生・記録の
情報処理を行う光学式情報処理装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の光ピツクアップとしては、第１２図に示すように
、特開昭６０−１２９９３８号公報が知られていた。

即ち、半導体レーザ１を出た光は、端面結合方式により
、基板２上に形成された先導波路＠３に導かれる。ジオ
デシック型やモードインデックス型などの方式で形成さ
れたカップリングレン、２′７により平行光となった光
は、ＳＡＷ電極５に高周波交流電圧を加えた時に発生す
る５ＡＷ（表面弾性波）６により回折され、回折格子型
の対物レンズ８により、光デイスク基板４上にスポット
１１を結ぶ。戻り光は、対物レンズ８．５ＡＷ６．カッ
プリングレンズ７を経て、屈曲型回折格子９により曲げ
られて、４分割光センサ１０に達する。ここで、フォー
カシングは、フーコー法により、Ｓ、。。、、１□”（
Ｄ、＋Ｄａ）　　（Ｄ−＋Ｄ、）＝＞○トラッキングは
、プッシュプル法により、Ｓ２．、。□。、　＝　（Ｄ
　、　＋　Ｄ　ｂ　）　　（Ｄ。＋Ｄ４）＝３０さらに
、検出信昔は、 Ｓ、、。１＝Ｄ、＋Ｄｂ＋Ｄ、＋Ｉ）ａにより各々与え
られる。そして、Ｓ　Ａ　Ｗ　電極５に印加する交流電
圧の周波数を変化させることによって、スポット１１を
Ｘ方向すなわち、光デイスク基板４に対して半径方向に
動かし、ミクロシークやトラッキング制御を行っている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、偏向角度により５ＡＶＥ表面弾性波
）の回折効率が変化し、光強度が不安定になると共に、
ＳＡＷにより０次光や高次回折光が発生し、光デイスク
基板上に複数のサブスポットが発生し、検出信号のＳ／
Ｎ比を低下させるという課題を有していた。

本発明の目的は、光学式記録媒体に対して光導波路を用
いた光ヘッドにより高精度のトラッキングや高速のミク
ロシークを行なわせて高信頼度の情報の再生若しくは記
録または再生・記録の情報処理を行う光学式情報処理装
置を提供することにある。

また、本発明の泪的は、複数の光スポットを使う場合に
おいても、光導波路を用いて、複数のレーザ光のスポッ
トを同一もしくは、近接したトランク上に一直線状に形
成し、さらにこれと直角方向に同時に走査させて高精度
のトラッキングや高速のミクロシークを実現し、光学式
記録媒体に対するアクセス時間の短縮をはかった光学式
情報処理装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

即ち、本発明は、上記目的を達成するために５１、光学
式記録媒体に対して情報を処理する光学式情報処理装置
において、光源と、該光源からの光を導く光導波路層と
、該光導波路層に形成し、且つ上記光導波路層の面ベク
トルと該光導波路層内を直進する光ビームの方向ベクト
ルとの２つのベクトルが成す面内で上記光を偏向させて
上記光学式記録媒体の半径方向に偏向させる光偏向要素
と、該光偏向要素から出力される光を上記光学式記録媒
体上にスポット状に形成する光学系とを備えた光学ヘッ
ドを有することを特徴とする光学式情報処理装置である
。

また１本発明は、上記目的を達成するために、光学式記
録媒体に対して情報を処理する光学式情報処理装置にお
いて、複数の光を発生する複数光発生手段と、該複数光
発生手段からの複数の光を導く光導波路層と、該光導波
路層に形成し、且つ上記光導波路層の面ベクトルと該光
導波路層内を直進する光ビームの方向ベクトルとの２つ
のベクトルが成す面内で上記複数の光を偏向させて上記
光学式記録媒体の半径方向に偏向させる光偏向要素と、
該光偏向要素から出力される光を上記光学式記録媒体上
にスポット状に形成する光学系とを備えた光学ヘッドを
有することを特徴とする光学式情報処理装置である。特
にリニア・グレーティング・カップラに対する入射角度
がわずかに異なる複数のレーザ光のビームを、同時に同
一量偏向させることにより、複数のレーザ光のスポット
を光デイスク基板上で偏向できるようにした。

なお、情報を処理するということは、光学式記録媒体に
対して情報の再生若しくは記録または再生・記録を行な
うことである。

〔作用〕

光ディスク等の光学式記録媒体に対して情報の記録、又
は再生を行う装置において、５ＡＷ（表面弾性波）光偏
向器を備えた光導波路を用いて各種光学素子を集積化す
ることにより光学系を小形軽量化して、所望のトラック
近傍までのアクセスを容易にして、アクセス時間を短縮
するという重要な課題を解決できる。しかも、光導波路
層の面ベクトルと該光導波路層内を直進する光ビームの
方向ベクトルとの２つのベクトルが成す面内で光を偏向
させて光学式記録媒体の半径方向に偏向させるＳＡＷに
よるリニア・グレーティング・カップラ等の光偏向要素
にしたことにより１回折効率がほとんど変化せず、光強
度を安定させることができ、しかも０次光や高次回折光
の発生を防止することができ、その結果光学式記録媒体
に対して高精度のトラキングや高速のミクロシークを実
現することができ、更に検出信号のＳ／Ｎ比を向−ヒさ
せることができる。

また、光学式情報処理装置においては、トラッキングと
してより精度の高い複数のスポット法を用いたり、ある
いは、記録、消去、再生、あるいは記録直後の再生を行
うために、複数のレーザ光を用いて複数のレーザスポッ
トを同時に走査する必要がある。例えば、第１０図のよ
うに、スポット１１、、１１ｂ、　１に、、は、数＋ｐ
ｍ程度の間隔を持って、トラック１２に対して若干傾け
て配置される必要があり、この時３つのスポット１１．
〜１１．は、はぼ同一のトラック１２上に存在し、走査
する際も、３つのスポットの相対位置関係が変化しては
いけない。

本発明によれば、この課題を満足させることができる。

即ち複数のレーザ光のスポットを同−若しくは近接した
トラック上に一直線状に形成し、更にこれと直角方向に
同時に偏向することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

まず、本発明の原理について第５図乃至第８図等を用い
て説明する。即ち第５図は、５ＡＶＩ／６をレーザ光の
ビーム１３．、１３．、１３゜に対してその方向ベクト
ルにほぼ平行の向きに発生させることにより、５ＡＷ６
自体をリニア・グレーティング・カップラ１４とした例
である（以下ＳＡＷカップラと称す。）。第６図に断面
を示すように、ＳＡＷ電極５に高周波の交流電圧を印加
すると、５ＡＷ６が発生し、周期的に変化する凹凸のリ
ニア・グレーティング・カップラ１４が形成される。そ
の結果レーザ光１３は、光導波路Ｎ３から基板２側に射
出される。５ＡＷ６の周期、すなわちリニア・グレーテ
ィング・カップラ１４の凹凸のピッチは、ＳＡＷ電極５
に印加する交流電圧の周波数に依存するため１周波数を
変化させると、出射角がΔθ変化し、その結果、第５図
のように、対物レンズ８により形成されるスポット１１
．、１１゜１１６はそのスポットの並びに対して直角の
方向に走査される。

尚、ここで１５は波長変動補正用の回折格子、１６はガ
ラスプリズム、１７は５ＡＷ６の伝播を停止させるＳＡ
Ｗ吸収板である。このように、光導波路層３の面ベクト
ルと該光導波路Ｍ３内を直進する光ビーム１３．、１３
□１３゜の方向ベクトルとの２つのベクトルが成す面内
で光ビームを偏向させて光デイスク基板４の半径方向に
偏向させるＳＡＷカップラ６　（１４）等の光偏向要素
にしたことにより、回折効率がほとんど変化せず、光ビ
ーム強度を安定させることができ、しかも０次光や高次
回折光の発生を防止することができ、光デイスク基板４
に対して高精度にトラッキングや高速のミクロシークを
実現し、更に検出信号のＳ／Ｎ比を向上させることがで
きる。

なお、複数のレーザ光のスポットを、その並びに対して
直角方向に走査する方法は、上記の他、光導波路層の電
気光学効果によっても実現できる。

第７図はその作用を示すものである。光導波路層３を進
行したレーザ光１３は、リニア・グレーティング・カッ
プラ１４により、基板２側へ射出する。

この時の出射角度は、リニア・グレーティング・カップ
ラ１４の格子ピッチ、基板２及び光導波路層３の屈折率
、レーザ光１３の波長によって決められる。今、電ｉ２
０．２０″に電圧を加えるとこの電極にはさまれた光導
波路層２１では電界が発生する。

光導波路Ｎ３の屈折率は、電気光学効果が大きい材料を
使うと、電界の強弱に応じて変化するため、出射角度を
変化させることができる。従って、第６図に示したＳＡ
Ｗカップラと同様、第５図のように対物レンズ８を設け
ると、複数のレーザ光のスポットをその並びに対して直
角方向に走査することができる。

このように本発明の方式によれば、第４図に示す従来方
式の問題点を解決することができる。即ち従来方式では
、第４図に示すように、５ＡＷ６の偏向は光導波路層３
の面内で行われるため、例えば、複数のビーム１３．、
１３．、１３゜を５ＡＷ６で偏向しようとすると、スポ
ット１１．、１１□１１６の並びと走査方向がＸ方向に
一致してしまい、第１０図のように、複数のスポットを
同一もしくは近接したトラック上に直線状に形成し、こ
れと直角の方向に走査することはできず、例えば、第１
１図のように、スポット１１．、１１□１１゜が、数な
いし数十トラック離れた別個のトラック１２゜１２．、
１２゜上に形成され、しかも走査方向とスポットの並び
方向が一致してしまう。尚、第４図において１３．。

１３□１３゜は、光導波路Ｎ３を直進するコリメートさ
れたレーザ光、１４は直線の回折格子から成り光導波路
層３から基板２側に光を射出するリニア・グレーティン
グ・カップラ、１５はレーザの波長変動補正用回折格子
、１６はガラスプリズムである。

次に本発明に関する光学式情報処理装置における光ヘッ
ドについて詳細に説明する。即ち、第１図並びに第８図
は、第５図で述べたＳＡＷカップラを搭載し、トラッキ
ングに３スポツト広を採用した例である。　半導体レー
ザ１を出た光は、カップリングレンズ７（又は、コリメ
ータレンズ）により平行光に変えられた後、プリズム１
６、波長変動補正用回折格子１５、リニア・グレーティ
ング・カップラ１４を経て基板２上に形成された光導波
路層３に入射する。回折格子３０により、３スポツトを
形成するための０次光と±１次光に分割されたレーザ光
は、ＳＡＷ電極５とＳＡＷ吸収板１７の間に発生された
５ＡＷ６により、基板２側に射出し、波長変動補正用回
折格子１５′、プリズム１６′、対物レンズ８を経て、
光デイスク基板４の上に、情報の記録、再生用のスポッ
ト１１．と、トラッキング用のスポット１１．と１１゜
を形成する。光デイスク基板４上の情報は１反射光とし
て、対物レンズ８、プリズム１６″、波長変動補正用回
折格子１５′を経た後、再び５ＡＷ６を介して光導波路
層３に入射し、集光性グレーティングカップラ３１によ
り基板側に射出し最終的に、各々４分割素子から戊るセ
ンサＡ、センサＢ上に集光する。光スポット１１．、　
ｉｉｂ。

１工。は、光学系全体を若干傾けることにより、第１０
図のように１つのトラック１２に対して、傾いて配置さ
れると共に、ＳＡＷ電極に印加する交流電圧の周波数を
変えることにより、Ｘ方向に同時に走査でき、高速ミク
ロシーク並びにトラッキング制御が可能である。

さて、センサＡ、Ｂは、第９図に示すような２つの４分
割素子から成り立っている。戻り光の内、スポット１１
．はセンサＡ上の画素Ａ、上とセンサＢ上の画素Ｂ、上
に、スポット１１．はセンサＡ上の画素Ａ２□、Ａｚ２
上とセンサＢ上の画素Ｂ２工、Ｂ２２上にまたがるよう
に、又、スポット１１゜はセンサＡ上の画素Ａ１とセン
サＢ上の画素Ｂ１上に各々結像する。従って、トラッキ
ングに関しては、３スポツト法を用いて、Ａ１．Ｂｉの
出力の和とＡ、、Ｂ。

の出力の和が等しくなるようにＳＡＷ電極に加える周波
数を制御し、又、フォーカシングに関しては、フーコー
法により、Ａ２１とＢ２□の出力の和とＡ、とＢ２１の
出力の和が等しくなるように、対物レンズを光軸方向に
動かす電磁コイルを制御すればよい。

尚、第１の実施例では、第１図に示す光学系の全てを他
のアクチュエータによりＸ方向にスライドさせることに
より、マクロシークを行っている。

これに対して、第２図に示す第２の実施例は、半導体レ
ーザ１からリレーレンズ系３２までを固定し、対物レン
ズ８とミラー３３のみから成る可動部４０をＸ方向にス
ライドして、可動部の軽量化によるマクロシーク時間の
短縮を図っている。ここで、プリズム１６′　に到るま
での光学系の構成は、第１図と同様である。

第３の実施例は、第３図のように光デイスク基板４から
の戻り光を光導波路層３に戻さず外付けのセンサＡ、Ｂ
で検出する方式である。半導体レーザ１を出た光はカッ
プリングレンズ７、プリズム１６、波長変動補正用回折
格子１５、リニア・グレーティング・カップラ１４を経
て、先導波路Ｎ３に入射し、５ＡＷ６によって射出する
際に偏向される。３０は、３スポツトを生じさせるため
の回折格子であり、これは、第１図のように光導波路層
３の上に形成することも可能である。３４はビームスプ
リッタであり、回折格子３０を出た光はリレーレンズ系
３２、ミラー３３．対物レンズ８を経て光デイスク基板
４上にスポット１１．〜１１゜を形成する。戻り光は、
ビームスプリッタ３４で曲げられ、集光レンズ３５．プ
リズム３７を経てセンサＡ、Ｂで検出される。センサＡ
、Ｂは、各々４分割センサで、第９図と同様３スポツト
法によりトラッキングを、フーコー法によりフォーカシ
ングを行うことができる。

第１から第３の実施例は、例えば、ＬｉＮｂ０゜の基板
２にＴＬを拡散し光導波路層３を形威し。

さらにＴ、０２でリニアグレーティングカップラ１４を
、Ａｌ１でＳＡＷ電極を作ることを考えているが、これ
は他の材料であって差しつかえない。又、光導波路層か
らの射出が基板側であっても、空気側であっても差しつ
かえない。対物レンズ８やカップリングレンズ７も、回
折格子形や光導波路層３上に形成された導波形レンズで
あっても差支えない。ＳＡＷを使った偏向機能を、第７
図に示すような電気光学効果を利用したものに置きがえ
て差支えない。

本実施例では、３スポツト法を用いた例を示したが、半
導体レーザ１を、複数の発光点を持ち、これを光導波路
層３と平行な向きに並べたマルチビーム形のものに置き
換えれば、各々のビームで記録、消去、再生等を行うに
適した光学系を提供できる。検出系の部分も相変化形、
光磁気形に対応して変化させることが可能であり、又、
トラッキングやフォーカシングの方式もプッシュプル法
やサンプルサーボ法等を用いても差支えない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、光学式記録媒体
に対して情報を処理する光学式情報処理装置において、
５ＡＷ（表面弾性波）カップラ光偏向器等を備えた先導
波路を用いて各種光学素子を集積化することにより光ヘ
ッドを小形軽量化して、所望のトラック近傍までのアク
セスを容易にして、アクセス時間を短縮を図ることがで
き、しかも高精度に、且つ高信頼度で光学式記録媒体に
対して情報処理、即ち情報の再生若しくは記録又は再生
・記録を実現することができる効果を奏する。

また、本発明によれば、より精度の高いトラッキングや
記録、消去、再生、あるいは記録直後の再生を行うこと
のできる複数のスポットを用いる場合において、これら
複数のスポットを同時に高速偏向でき、ミクロシーク時
間を短縮でき、その結果、光デイスク装置等のアクセス
時間の短縮の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明に係る一実施例を示す斜視図
、第４図及び第５図は偏向方向と光導波路層の関係を示
す斜視図、第６図及び第７図は本発明に係る偏向方式の
原理を示す断面図、第８図（ａ）、（ｂ）は各々第工図
の上面図及び側面図、第９図は第１図乃至第３図及び第
８図に示すセンサの具体的ａ或を示す図、第１０図及び
第１１図は光スポットとトラックの関係を示す図、第１
２図（ａ）、（ｂ）は従来技術を示す上面図と側面図で
ある。 １・・・半導体レーザ、　４・・・光ディスク５・・・
ＳＡＷ電極、　　　６・・・５ＡＷ８・・・対物レンズ
　　　１１・・・レーザ光のスボツ１４・・・リニア・
グレーティング・カップラド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学式記録媒体に対して情報を処理する光学式情報
   処理装置において、光源と、該光源からの光を導く光導
   波路層と、該光導波路層に形成し、且つ上記光導波路層
   の面ベクトルと該光導波路層内を直進する光ビームの方
   向ベクトルとの２つのベクトルが成す面内で上記光を偏
   向させて上記光学式記録媒体の半径方向に偏向させる光
   偏向要素と、該光偏向要素から出力される光を上記光学
   式記録媒体上にスポット状に形成する光学系とを備えた
   光学ヘッドを有することを特徴とする光学式情報処理装
   置。 ２、上記光学ヘッドの光偏向要素を、ＳＡＷによるリニ
   ア・グレーティング・カップラにより形成したことを特
   徴とする請求項１記載の光学式情報処理装置。 ３、上記光学ヘッドの光偏向要素を、上記光導波路層の
   電気光学効果によりリニア・グレーティング・カップラ
   からの射出角度を制御するもので形成したことを特徴と
   する請求項１記載の光学式情報処理装置。 ４、上記光学ヘッドの光源として半導体レーザ光源であ
   ることを特徴とする請求項１記載の光学式情報処理装置
   。 ５、光学式記録媒体に対して情報を処理する光学式情報
   処理装置において、複数の光を発生する複数光発生手段
   と、該複数光発生手段からの複数の光を導く光導波路層
   と、該光導波路層に形成し、且つ上記光導波路層の面ベ
   クトルと該光導波路層内を直進する光ビームの方向ベク
   トルとの２つのベクトルが成す面内で上記複数の光を偏
   向させて上記光学式記録媒体の半径方向に偏向させる光
   偏向要素と、該光偏向要素から出力される光を上記光学
   式記録媒体上にスポット状に形成する光学系とを備えた
   光学ヘッドを有することを特徴とする光学式情報処理装
   置。 ６、上記光学ヘッドの光偏向要素を、ＳＡＷによるリニ
   ア・グレーティング・カップラにより形成したことを特
   徴とする請求項５記載の光学式情報処理装置。 ７、上記光学ヘッドの光偏向要素を、上記光導波路層の
   電気光学効果によりリニア・グレーティング・カップラ
   からの射出角度を制御するもので形成したことを特徴と
   する請求項５記載の光学式情報処理装置。 ８、上記光学ヘッドの複数光発生手段として、半導体レ
   ーザ光源を有することを特徴とする請求項５記載の光学
   式情報処理装置。 ９、上記光学ヘッドの複数光発生手段として、光源と光
   路途中に置かれた回折格子とを有することを特徴とする
   請求項５記載の光学式情報処理装置。 １０、上記光学ヘッドの複数光発生手段として、複数の
   半導体レーザで構成したことを特徴とする請求項５記載
   の光学式情報処理装置。 １１、光学式記録媒体に対して情報を処理する光学式情
   報処理装置において、光源と、該光源からの光を導く光
   導波路層と、該光導波路層に形成し、且つ上記光導波路
   層の面ベクトルと該光導波路層内を直進する光ビームの
   方向ベクトルとの２つのベクトルが成す面内で上記光を
   偏向させて上記光学式記録媒体の半径方向に偏向させる
   ＳＡＷによるリニア・グレーティング・カップラと、該
   ＳＡＷによるリニア・グレーテイング・カップラから出
   力される光を上記光学式記録媒体上にスポット状に形成
   する光学系とを備えた光学ヘッドを有することを特徴と
   する光学式情報処理装置。 １２、光学式記録媒体に対して情報を処理する光学式情
   報処理装置において、複数の光を発生する複数光発生手
   段と、該複数光発生手段からの複数の光を導く光導波路
   層と、該光導波路層に形成し、且つ上記光導波路層の面
   ベクトルと該光導波路層内を直進する光ビームの方向ベ
   クトルとの２つのベクトルが成す面内で上記複数の光を
   偏向させて上記光学式記録媒体の半径方向に偏向させる
   ＳＡＷによるリニア・グレーティング・カップラと、該
   ＳＡＷによるリニア・グレーティング・カップラから出
   力される光を上記光学式記録媒体上にスポット状に形成
   する光学系とを備えた光学ヘッドを有することを特徴と
   する光学式情報処理装置。