JPH04232623A - 集積光学ヘッド構造体 - Google Patents
集積光学ヘッド構造体Info
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- JPH04232623A JPH04232623A JP3187060A JP18706091A JPH04232623A JP H04232623 A JPH04232623 A JP H04232623A JP 3187060 A JP3187060 A JP 3187060A JP 18706091 A JP18706091 A JP 18706091A JP H04232623 A JPH04232623 A JP H04232623A
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- waveguide
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Classifications
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- G—PHYSICS
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-
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- 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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- G11B7/0917—Focus-error methods other than those covered by G11B7/0909 - G11B7/0916
- G11B2007/0924—Skewed beams methods (using an angled beam, i.e. a beam which is reflected from the disc at an angle different from 90°)
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、同一のチップ上に実
現されたトラッキングエラー及びフォーカシングエラー
検出系を含む、記憶場所にアクセスするための半導体光
学ヘッドに関する。両エラー検出系は、相互の干渉を避
けるために互いに分離される。
現されたトラッキングエラー及びフォーカシングエラー
検出系を含む、記憶場所にアクセスするための半導体光
学ヘッドに関する。両エラー検出系は、相互の干渉を避
けるために互いに分離される。
【０００２】
【従来の技術】処理が必要な情報の著しい増大を契機と
して、光学記憶システムは、特にその面積当たりの記憶
密度を磁気媒体を利用するシステムのそれに比べて１０
倍以上に高めることができるために、益々重要になって
きている。ビデオディスク、ディジタルオーディオディ
スク、ディジタル情報記憶ディスクなどは、光学記憶媒
体を使用するメモリシステムの幾つかの例である。
して、光学記憶システムは、特にその面積当たりの記憶
密度を磁気媒体を利用するシステムのそれに比べて１０
倍以上に高めることができるために、益々重要になって
きている。ビデオディスク、ディジタルオーディオディ
スク、ディジタル情報記憶ディスクなどは、光学記憶媒
体を使用するメモリシステムの幾つかの例である。
【０００３】ほとんどの光学記憶システムにおいては、
同心円状のトラックに、時間的に速い読み出し及び所望
のデータブロックへの速いランダムアクセスが可能なよ
うに規則的な予め決められた方法でディジタル的に情報
が記憶された回転光ディスクが用いられる。
同心円状のトラックに、時間的に速い読み出し及び所望
のデータブロックへの速いランダムアクセスが可能なよ
うに規則的な予め決められた方法でディジタル的に情報
が記憶された回転光ディスクが用いられる。
【０００４】読み出しのためには通常、ディスク及びヘ
ッドを相対的に移動させてディスクをスキャンするため
に光学ヘッドが用いられる。このヘッドは記憶面上に光
ビームを集束させ、その反射された部分を検出する。次
に、この反射されたビームは電気出力信号に変換される
。
ッドを相対的に移動させてディスクをスキャンするため
に光学ヘッドが用いられる。このヘッドは記憶面上に光
ビームを集束させ、その反射された部分を検出する。次
に、この反射されたビームは電気出力信号に変換される
。
【０００５】読み出しエラーを低減させ、信号対雑音比
（Ｓ／Ｎ比）を向上させ、光学ヘッドの損傷を避けるた
めには、ヘッドと光学記憶媒体との間の距離及び傾斜を
制御する必要がある。この目的のために、フォーカシン
グエラー及びトラッキングエラー検出が必要とされる。
（Ｓ／Ｎ比）を向上させ、光学ヘッドの損傷を避けるた
めには、ヘッドと光学記憶媒体との間の距離及び傾斜を
制御する必要がある。この目的のために、フォーカシン
グエラー及びトラッキングエラー検出が必要とされる。
【０００６】書き込みのためには通常、光学記憶媒体、
例えば光学位相変化媒体を融点以上に加熱して反射率の
異なるマークを残す高レーザパワーの短いパルスを放出
するために、同一の光学ヘッドを用いることができる。
例えば光学位相変化媒体を融点以上に加熱して反射率の
異なるマークを残す高レーザパワーの短いパルスを放出
するために、同一の光学ヘッドを用いることができる。
【０００７】ピックアップ装置としても知られている光
学ヘッドの主な必要条件のうちの二つは、高速アクセス
が可能なコンパクトなサイズと、高密度のデータ記憶が
可能な正確なトラッキング及びフォーカシングである。
学ヘッドの主な必要条件のうちの二つは、高速アクセス
が可能なコンパクトなサイズと、高密度のデータ記憶が
可能な正確なトラッキング及びフォーカシングである。
【０００８】大きくて重たい外部光源、単一の光学レン
ズ及び光検出器を使用する以前のシステムから出発して
、導波路、光検出素子、グレーティングカプラ及びレー
ザを用いた集積光学で構成され、それによりサイズ及び
重量の減少が可能な半導体光学ヘッドに向かう傾向にあ
る。
ズ及び光検出器を使用する以前のシステムから出発して
、導波路、光検出素子、グレーティングカプラ及びレー
ザを用いた集積光学で構成され、それによりサイズ及び
重量の減少が可能な半導体光学ヘッドに向かう傾向にあ
る。
【０００９】サイズを縮小するための一つの重要なステ
ップは、グレーティングカプラの使用であった。このグ
レーティングカプラは、多数の論文や本に記載されてい
る他の素子ほど良く知られていないため、グレーティン
グカプラ及びそれらの応用に関する文献で代表的な従来
技術であるもののリストを以下に掲げる。・論文「薄膜
中で光学的に導波された波の効率的な励起のためのグレ
ーティングカプラ（Ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｒ
ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｘｉｔａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｇｕｉｄｅｄ ｗａｖｅｓｉｎ
ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ）」（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ． １６， Ｊｕｎｅ １９７０
， ｐｐ．５２３−５２５）には、グレーティングカプ
ラの原理の基本的な説明がある。・論文「光学カプラ用
導波路グレーティングレンズ（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇ
ｒａｔｉｎｇ ｌｅｎｓｅｓｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ
ｃｏｕｐｌｅｒｓ） 」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ
ｓ， Ｖｏｌ．２３， Ｎｏ． １１， Ｊｕｎｅ １
９８４， ｐｐ．１７４９−１７５３ ）には、コンピ
ュータ及び電子ビーム露光システムを用いてチャープ（
ｃｈｉｒｐｅｄ）グレーティングカプラを構成する方法
が開示されている。・論文「集積光学ディスクピックア
ップ装置におけるフォーカシンググレーティングカプラ
の収差特性（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅ
ｒｉｚａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｇ
ｒａｔｉｎｇｃｏｕｐｌｅｒ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉｃｋｕｐｄｅ
ｖｉｃｅ）」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ． ２６， Ｎｏ． ２２， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １
９８７， ｐｐ．４７７７−４７８２）には、フォーカ
シンググレーティングカプラ（ＦＧＣ）の光線及び光波
の収差の理論計算について報告されている。
ップは、グレーティングカプラの使用であった。このグ
レーティングカプラは、多数の論文や本に記載されてい
る他の素子ほど良く知られていないため、グレーティン
グカプラ及びそれらの応用に関する文献で代表的な従来
技術であるもののリストを以下に掲げる。・論文「薄膜
中で光学的に導波された波の効率的な励起のためのグレ
ーティングカプラ（Ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｒ
ｆｏｒ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｅｘｉｔａｔｉｏｎ ｏ
ｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｇｕｉｄｅｄ ｗａｖｅｓｉｎ
ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ）」（Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．， Ｖｏｌ． １６， Ｊｕｎｅ １９７０
， ｐｐ．５２３−５２５）には、グレーティングカプ
ラの原理の基本的な説明がある。・論文「光学カプラ用
導波路グレーティングレンズ（Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇ
ｒａｔｉｎｇ ｌｅｎｓｅｓｆｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ
ｃｏｕｐｌｅｒｓ） 」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃ
ｓ， Ｖｏｌ．２３， Ｎｏ． １１， Ｊｕｎｅ １
９８４， ｐｐ．１７４９−１７５３ ）には、コンピ
ュータ及び電子ビーム露光システムを用いてチャープ（
ｃｈｉｒｐｅｄ）グレーティングカプラを構成する方法
が開示されている。・論文「集積光学ディスクピックア
ップ装置におけるフォーカシンググレーティングカプラ
の収差特性（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅ
ｒｉｚａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｇ
ｒａｔｉｎｇｃｏｕｐｌｅｒ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｇ
ｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉｃｋｕｐｄｅ
ｖｉｃｅ）」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏ
ｌ． ２６， Ｎｏ． ２２， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １
９８７， ｐｐ．４７７７−４７８２）には、フォーカ
シンググレーティングカプラ（ＦＧＣ）の光線及び光波
の収差の理論計算について報告されている。
【００１０】トラッキング及びフォーカシングに関して
は、以下の文献が本出願人が知る最も近い従来技術であ
る。・文献「集積光学ディスクピックアップ装置（Ａｎ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉ
ｃｋｕｐ ｄｅｖｉｃｅ） 」（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ， Ｖｏｌ． ＬＴ−４， Ｎｏ．７， Ｊｕｌｙ
１９８６， ｐｐ．９１３−９１７）には、モノリシッ
クに集積された光学ディスクピックアップ装置が提案さ
れている。このピックアップ装置は、集積光学で構成さ
れ、シリコン基板上に実現されている。このピックアッ
プ装置は、対になったグレーティングフォーカシングビ
ームスプリッタ（ＴＧＦＢＳ）、フォーカシンググレー
ティングカプラ（ＦＧＣ）、導波路及び薄膜導波路層に
おける幾つかのフォトダイオード（ＰＤ）とにより構成
されている。突き合わせ結合された外部レーザダイオー
ドから発散するレーザビームは、ＦＧＣにより光学ディ
スク上の一点に集束される。その反射波は集光され、Ｔ
ＧＦＢＳにより分割される。四つのＰＤは背面結合され
た波を受け取り、また、読み出し、フォーカシングエラ
ー及びトラッキングエラー信号を分離するために外部電
子素子を使用しなければならない。・米国特許第４７６
０５６８号「光学情報処理装置（Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉ
ｃｅ）」は、上記の引用文献に述べられた装置と同様な
光学ヘッド装置に関する。その発明者は、レーザから放
出され、このレーザに隣接して配置される光検出器に入
射する迷走ビームを低減させるために、このレーザを穴
の中に配置した。
は、以下の文献が本出願人が知る最も近い従来技術であ
る。・文献「集積光学ディスクピックアップ装置（Ａｎ
ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉ
ｃｋｕｐ ｄｅｖｉｃｅ） 」（ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ， Ｖｏｌ． ＬＴ−４， Ｎｏ．７， Ｊｕｌｙ
１９８６， ｐｐ．９１３−９１７）には、モノリシッ
クに集積された光学ディスクピックアップ装置が提案さ
れている。このピックアップ装置は、集積光学で構成さ
れ、シリコン基板上に実現されている。このピックアッ
プ装置は、対になったグレーティングフォーカシングビ
ームスプリッタ（ＴＧＦＢＳ）、フォーカシンググレー
ティングカプラ（ＦＧＣ）、導波路及び薄膜導波路層に
おける幾つかのフォトダイオード（ＰＤ）とにより構成
されている。突き合わせ結合された外部レーザダイオー
ドから発散するレーザビームは、ＦＧＣにより光学ディ
スク上の一点に集束される。その反射波は集光され、Ｔ
ＧＦＢＳにより分割される。四つのＰＤは背面結合され
た波を受け取り、また、読み出し、フォーカシングエラ
ー及びトラッキングエラー信号を分離するために外部電
子素子を使用しなければならない。・米国特許第４７６
０５６８号「光学情報処理装置（Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎ
ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｄｅｖｉ
ｃｅ）」は、上記の引用文献に述べられた装置と同様な
光学ヘッド装置に関する。その発明者は、レーザから放
出され、このレーザに隣接して配置される光検出器に入
射する迷走ビームを低減させるために、このレーザを穴
の中に配置した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】これらの公知のシステ
ムは、レーザの集積が不可能なＳｉ技術に基づくもので
ある。集積レーザ構造を有する光学ピックアップ装置の
製造が可能な、ＧａＡｓのような他の半導体材料の使用
は、従来技術では示唆されていない。従来、外部レーザ
は、装置に固定されなければならなかった。
ムは、レーザの集積が不可能なＳｉ技術に基づくもので
ある。集積レーザ構造を有する光学ピックアップ装置の
製造が可能な、ＧａＡｓのような他の半導体材料の使用
は、従来技術では示唆されていない。従来、外部レーザ
は、装置に固定されなければならなかった。
【００１２】分離したレーザの使用により生じる問題の
うちの幾つかのものは、レーザと装置との間のインター
フェースを通過しなければならないレーザビームのエネ
ルギー損失、不均一性により生じる迷走ビームなどであ
る。さらに、外部レーザの位置をパッケージング中に高
精度で調整する必要がある。
うちの幾つかのものは、レーザと装置との間のインター
フェースを通過しなければならないレーザビームのエネ
ルギー損失、不均一性により生じる迷走ビームなどであ
る。さらに、外部レーザの位置をパッケージング中に高
精度で調整する必要がある。
【００１３】高密度を得るためには、高い精度を有する
トラッキングエラー及びフォーカシングエラー検出系に
基づく正確なトラッキング及びフォーカシングに対する
要求がある。上記文献に述べられている装置のトラッキ
ング及びフォーカシングエラー検出系は、外部レーザか
ら放出されるビームを装置の外部に偏向させ、このビー
ムを集束させて読み出し、トラッキングエラー及びフォ
ーカシングエラー信号を得るために用いられる単一のス
ポットを形成するフォーカシンググレーティングカプラ
から成る。これらの三つの信号は互いに依存しており、
これらの信号の最終的な分離は入り組んだ複雑な解析回
路を必要とする。必要とされる複雑さに加えて、干渉を
生じることなくこれらの信号の完全な分離を行うことが
不可能であるという問題がある。これらのエラー検出系
の精度は、この干渉により制限される。
トラッキングエラー及びフォーカシングエラー検出系に
基づく正確なトラッキング及びフォーカシングに対する
要求がある。上記文献に述べられている装置のトラッキ
ング及びフォーカシングエラー検出系は、外部レーザか
ら放出されるビームを装置の外部に偏向させ、このビー
ムを集束させて読み出し、トラッキングエラー及びフォ
ーカシングエラー信号を得るために用いられる単一のス
ポットを形成するフォーカシンググレーティングカプラ
から成る。これらの三つの信号は互いに依存しており、
これらの信号の最終的な分離は入り組んだ複雑な解析回
路を必要とする。必要とされる複雑さに加えて、干渉を
生じることなくこれらの信号の完全な分離を行うことが
不可能であるという問題がある。これらのエラー検出系
の精度は、この干渉により制限される。
【００１４】本出願人が知る装置にはなお多くの欠点が
あるという事実にも拘わらず、例えばＧａＡｓのような
化合物半導体材料を使用して全ての光学素子の集積を可
能とすることについての示唆は未だなされていない。さ
らに、導波路ネットワークの使用とエラー検出系の光学
的及び電気的分離は、以前には示されていない。
あるという事実にも拘わらず、例えばＧａＡｓのような
化合物半導体材料を使用して全ての光学素子の集積を可
能とすることについての示唆は未だなされていない。さ
らに、導波路ネットワークの使用とエラー検出系の光学
的及び電気的分離は、以前には示されていない。
【００１５】この発明の主要な目的は、記憶場所にアク
セスし、分離したトラッキングエラー及びフォーカシン
グエラー信号を発生する機能を実行することができる半
導体光学ヘッド構造体を提供することにある。
セスし、分離したトラッキングエラー及びフォーカシン
グエラー信号を発生する機能を実行することができる半
導体光学ヘッド構造体を提供することにある。
【００１６】この発明の他の目的は、レーザ、光検出素
子、グレーティングカプラ及び導波路のような全ての光
学素子が集積されている半導体光学ヘッド構造体を提供
することにある。
子、グレーティングカプラ及び導波路のような全ての光
学素子が集積されている半導体光学ヘッド構造体を提供
することにある。
【００１７】この発明の他の主要な目的は、ディスクの
垂直方向の１／４波長の移動に対応する周期的干渉縞を
発生することができる集積干渉フォーカシングエラー検
出系を有する半導体光学ヘッド構造体を提供することに
ある。
垂直方向の１／４波長の移動に対応する周期的干渉縞を
発生することができる集積干渉フォーカシングエラー検
出系を有する半導体光学ヘッド構造体を提供することに
ある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成し、公知の光学ヘッドの残る問題を解決しようとす
るものである。この発明の半導体構造体において、これ
は、トラッキングエラー検出系及びフォーカシングエラ
ー検出系が光学的及び電気的に分離されていることで達
成される。集積され得るレーザから放出される光波は、
導波路ネットワークに供給される。この導波路ネットワ
ークは、光波を少なくとも二つの部分に分割し、それら
を異なる独立のエラー検出系に導波する。エラー検出系
のこの光学的分離により、干渉フォーカシングエラー検
出系の集積が可能となる。
達成し、公知の光学ヘッドの残る問題を解決しようとす
るものである。この発明の半導体構造体において、これ
は、トラッキングエラー検出系及びフォーカシングエラ
ー検出系が光学的及び電気的に分離されていることで達
成される。集積され得るレーザから放出される光波は、
導波路ネットワークに供給される。この導波路ネットワ
ークは、光波を少なくとも二つの部分に分割し、それら
を異なる独立のエラー検出系に導波する。エラー検出系
のこの光学的分離により、干渉フォーカシングエラー検
出系の集積が可能となる。
【００１９】この発明の半導体光学ヘッド構造体は、情
報の書き込み、消去及び読み出しのために光ディスクの
ような光学記憶媒体上の記憶場所にアクセスするための
ものであって、トラッキングエラー検出及びフォーカシ
ングエラー検出系を含む。両エラー検出系はエラー信号
の相互の干渉を避けるために光学的及び電気的に分離さ
れ、また、光学ヘッドの全ての光学素子は一つのチップ
上に集積される。フォーカシングエラー信号は、光学ヘ
ッドから出射される分離したビームを偏向させ、それを
光ディスクの面上に集束させ、その反射された部分を検
出することにより発生される。分離した読み出し及びト
ラッキングエラー信号は、トラックのピットの中心に集
束される光ビームを使用し、その回折された部分を検出
することにより発生される。フォーカシングエラーは、
コイルを用いてディスクに垂直にヘッドを送ることによ
り低減させることができる。トラッキングエラーが測定
されたならば、エラーが最小化されるまでヘッドをアク
チュエータを用いて送ることができる。
報の書き込み、消去及び読み出しのために光ディスクの
ような光学記憶媒体上の記憶場所にアクセスするための
ものであって、トラッキングエラー検出及びフォーカシ
ングエラー検出系を含む。両エラー検出系はエラー信号
の相互の干渉を避けるために光学的及び電気的に分離さ
れ、また、光学ヘッドの全ての光学素子は一つのチップ
上に集積される。フォーカシングエラー信号は、光学ヘ
ッドから出射される分離したビームを偏向させ、それを
光ディスクの面上に集束させ、その反射された部分を検
出することにより発生される。分離した読み出し及びト
ラッキングエラー信号は、トラックのピットの中心に集
束される光ビームを使用し、その回折された部分を検出
することにより発生される。フォーカシングエラーは、
コイルを用いてディスクに垂直にヘッドを送ることによ
り低減させることができる。トラッキングエラーが測定
されたならば、エラーが最小化されるまでヘッドをアク
チュエータを用いて送ることができる。
【００２０】この発明の半導体光学ヘッドは、ＧａＡｓ
のような化合物半導体材料を用いてプレーナ製造技術に
より製造することができる。
のような化合物半導体材料を用いてプレーナ製造技術に
より製造することができる。
【００２１】この発明の主要な利点は、エラー検出系の
光学的及び電気的分離によりエラー信号が分離され、そ
れによって相互の干渉が回避されてエラー検出精度が向
上することである。さらに、導波路ネットワークの使用
は、異なるタイプの独立のエラー検出系、例えば、フォ
ーカシング精度を向上させる干渉フォーカシングエラー
検出系を集積する可能性を提供する。化合物半導体材料
の使用により、レーザを含む全ての光学素子の完全な集
積が可能となり、それによってサイズ、重量、エネルギ
ー損失及びパッケージングの問題が軽減され、発光及び
受光素子の位置を調整する必要がなくなる。
光学的及び電気的分離によりエラー信号が分離され、そ
れによって相互の干渉が回避されてエラー検出精度が向
上することである。さらに、導波路ネットワークの使用
は、異なるタイプの独立のエラー検出系、例えば、フォ
ーカシング精度を向上させる干渉フォーカシングエラー
検出系を集積する可能性を提供する。化合物半導体材料
の使用により、レーザを含む全ての光学素子の完全な集
積が可能となり、それによってサイズ、重量、エネルギ
ー損失及びパッケージングの問題が軽減され、発光及び
受光素子の位置を調整する必要がなくなる。
【００２２】この発明を実現する種々の方法は、実施例
を説明する図面を参照して以下に詳細に説明される。
を説明する図面を参照して以下に詳細に説明される。
【００２３】
【実施例】この発明の実施例を詳細に説明する前に、図
１及び図２を用いて光学記憶システムの簡単な説明を行
う。この説明は主に読み出し専用システムに関するもの
である。
１及び図２を用いて光学記憶システムの簡単な説明を行
う。この説明は主に読み出し専用システムに関するもの
である。
【００２４】従来、ＣＤ−ＲＯＭのような読み出し専用
光学記憶媒体が用いられている。情報は、コンパクトデ
ィスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）上の同心円状のトラック
にビット列の形で記憶される。最もよく使用されている
のは、例えば“１”ビットを表すピットによりトラック
が構成されるようにディスクの面に刻印または焼き付け
されたピットの形を有するビットが例えば“０”ビット
を表す壁により分離されたディスクである。ピット及び
それらの間の壁は異なる長さとすることができる。ピッ
ト及び壁の回折パターンは、異なる量の走査光が反射さ
れるように異なっている。ビット列、すなわち一列の“
０”及び“１”は、ピット及び壁の連鎖として記憶する
ことができる。
光学記憶媒体が用いられている。情報は、コンパクトデ
ィスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）上の同心円状のトラック
にビット列の形で記憶される。最もよく使用されている
のは、例えば“１”ビットを表すピットによりトラック
が構成されるようにディスクの面に刻印または焼き付け
されたピットの形を有するビットが例えば“０”ビット
を表す壁により分離されたディスクである。ピット及び
それらの間の壁は異なる長さとすることができる。ピッ
ト及び壁の回折パターンは、異なる量の走査光が反射さ
れるように異なっている。ビット列、すなわち一列の“
０”及び“１”は、ピット及び壁の連鎖として記憶する
ことができる。
【００２５】図１は、情報記録面１２に刻印され、壁１
８により分離されたピット１０を有する光ディスク１１
及び大幅に簡単化された、アクチュエータ１７を有する
光学ヘッドの概略図である。ピット１０及び壁１８から
成る浮き彫り構造により、記憶された情報を表すピット
及び壁によるトラックに沿って回折の変化が生じる。読
み出し信号は、情報記録面１２をビーム１６Ａで走査し
、その回折された部分１６Ｂを検出することにより発生
することができる。図１の下部に、図１の上部の詳細を
拡大して示す。
８により分離されたピット１０を有する光ディスク１１
及び大幅に簡単化された、アクチュエータ１７を有する
光学ヘッドの概略図である。ピット１０及び壁１８から
成る浮き彫り構造により、記憶された情報を表すピット
及び壁によるトラックに沿って回折の変化が生じる。読
み出し信号は、情報記録面１２をビーム１６Ａで走査し
、その回折された部分１６Ｂを検出することにより発生
することができる。図１の下部に、図１の上部の詳細を
拡大して示す。
【００２６】図２Ａ〜図２Ｅは、フォーカシング及びト
ラッキングエラーが最小化され、読み出しに損失がない
状態における理想化及び簡単化された読み出し信号発生
の種々のステップを示す。さらに、全てのピットは、走
査ビーム１６Ａに関して同一の配向及び断面を有さなけ
ればならない。
ラッキングエラーが最小化され、読み出しに損失がない
状態における理想化及び簡単化された読み出し信号発生
の種々のステップを示す。さらに、全てのピットは、走
査ビーム１６Ａに関して同一の配向及び断面を有さなけ
ればならない。
【００２７】図２Ａは、角度φ＝０°及びφ＝９０°の
間のトラックのピット列を示す。角度φの関数としての
このピット列が図２Ｂに示されている。
間のトラックのピット列を示す。角度φの関数としての
このピット列が図２Ｂに示されている。
【００２８】回折ビーム１６Ｂの理想化された強度変化
を図２Ｃに示す。一方、図２Ｄは、回折ビーム１６Ｂを
検出する理想的な光検出器の光電流を示す。この光電流
は、光学ヘッドの読み出し信号を表す。図２Ｅに示され
ているビット列は、この光電流に割り当てることができ
る。
を図２Ｃに示す。一方、図２Ｄは、回折ビーム１６Ｂを
検出する理想的な光検出器の光電流を示す。この光電流
は、光学ヘッドの読み出し信号を表す。図２Ｅに示され
ているビット列は、この光電流に割り当てることができ
る。
【００２９】この発明は、集束されたレーザビームで情
報記録面を走査し、その反射された部分を検出するため
の半導体光学ヘッド構造体に関する。「反射」という表
現は、反射及び回折に対する総称的な用語として用いら
れる。記憶ディスクとこの発明の概念に従って設計され
た光学ヘッドとを有するシステムの概略図を図３に示す
。
報記録面を走査し、その反射された部分を検出するため
の半導体光学ヘッド構造体に関する。「反射」という表
現は、反射及び回折に対する総称的な用語として用いら
れる。記憶ディスクとこの発明の概念に従って設計され
た光学ヘッドとを有するシステムの概略図を図３に示す
。
【００３０】図３は、ｘ−ｚ面内で回転する光ディスク
１１と、情報記録面１２及びトラックのピット１０に対
する半導体光学ヘッド１５の位置を最適化する機能を実
行するランダムアクセス機構との断面図である。図３に
示すように、光学ヘッド１５は二つの分離したビームを
放出する。これらのビームのうち原理光線２０Ａ及び２
１Ａだけが示されている。これは、単一のビームを用い
た従来公知の光学ピックアップシステムと対照的である
。光学ヘッド１５は、移動台１４に固定され、かつハウ
ジング１３内にある。この移動台は、磁気コイル２２に
より、ｙ軸と平行に移動させることができる。図３にお
いて、ビーム２１Ａ及び２１Ｂは、読み出し及びトラッ
キングエラー検出系を説明するために用いられる。一方
、ビーム２０Ａ及び２０Ｂは、同時に動作するフォーカ
シングエラー検出系を示す。この発明の一つの重要な目
的は、読み出し及びトラッキングエラー検出系と、フォ
ーカシングエラー検出系との光学的な分離である。
１１と、情報記録面１２及びトラックのピット１０に対
する半導体光学ヘッド１５の位置を最適化する機能を実
行するランダムアクセス機構との断面図である。図３に
示すように、光学ヘッド１５は二つの分離したビームを
放出する。これらのビームのうち原理光線２０Ａ及び２
１Ａだけが示されている。これは、単一のビームを用い
た従来公知の光学ピックアップシステムと対照的である
。光学ヘッド１５は、移動台１４に固定され、かつハウ
ジング１３内にある。この移動台は、磁気コイル２２に
より、ｙ軸と平行に移動させることができる。図３にお
いて、ビーム２１Ａ及び２１Ｂは、読み出し及びトラッ
キングエラー検出系を説明するために用いられる。一方
、ビーム２０Ａ及び２０Ｂは、同時に動作するフォーカ
シングエラー検出系を示す。この発明の一つの重要な目
的は、読み出し及びトラッキングエラー検出系と、フォ
ーカシングエラー検出系との光学的な分離である。
【００３１】図１及び図３に示されている主としてアク
チュエータ１７とコイル２２とハウジング１３とから成
るランダムアクセス機構は、Ｇ． Ｂｏｕｗｈｕｉｓ
他著「光ディスクシステムの原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
ｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ
） 」（Ａｄａｍ Ｈｉｌｇｅｒｓ Ｌｔｄ１９８５，
Ｂｒｉｓｔｏｌ ａｎｄ Ｂｏｓｔｏｎ）に記載され
ているように設計することができる。
チュエータ１７とコイル２２とハウジング１３とから成
るランダムアクセス機構は、Ｇ． Ｂｏｕｗｈｕｉｓ
他著「光ディスクシステムの原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
ｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｓｙｓｔｅｍｓ
） 」（Ａｄａｍ Ｈｉｌｇｅｒｓ Ｌｔｄ１９８５，
Ｂｒｉｓｔｏｌ ａｎｄ Ｂｏｓｔｏｎ）に記載され
ているように設計することができる。
【００３２】最大情報記憶密度を得るためには、走査ス
ポットの直径を最小化する必要がある。すなわち、走査
ビームは、情報記録面に集束されなければならない。光
学ヘッド１５は、固定された焦点１９を有する。記録面
１２に焦点を結ばせるために、コイル２２を用いてヘッ
ドをｙ軸に平行に移動させることができる。フォーカシ
ングエラー検出系は、フォーカシングエラーを決定する
。そして、光学ヘッドをｙ軸に平行に移動させることに
よってフォーカシングエラーを低減させるために、電磁
機構と組み合わせて調整回路が使用される。
ポットの直径を最小化する必要がある。すなわち、走査
ビームは、情報記録面に集束されなければならない。光
学ヘッド１５は、固定された焦点１９を有する。記録面
１２に焦点を結ばせるために、コイル２２を用いてヘッ
ドをｙ軸に平行に移動させることができる。フォーカシ
ングエラー検出系は、フォーカシングエラーを決定する
。そして、光学ヘッドをｙ軸に平行に移動させることに
よってフォーカシングエラーを低減させるために、電磁
機構と組み合わせて調整回路が使用される。
【００３３】読み出し及びトラッキングエラー検出系は
、上述のフォーカシングエラー検出系と同時に動作する
。この読み出し及びトラッキングエラー検出系は、集束
されたスポットをトラック上で半径方向に集中させてお
くために必要なトラッキングエラー信号を発生する。 トラッキングエラーが検出されれば、光学ヘッド全体を
、回転ディスク面１２に平行に、かつトラック及びピッ
トに垂直に移動させることができる。ヘッド位置を最適
化するためには、フォーカシングエラー及びトラッキン
グエラー信号の最小化が必要である。
、上述のフォーカシングエラー検出系と同時に動作する
。この読み出し及びトラッキングエラー検出系は、集束
されたスポットをトラック上で半径方向に集中させてお
くために必要なトラッキングエラー信号を発生する。 トラッキングエラーが検出されれば、光学ヘッド全体を
、回転ディスク面１２に平行に、かつトラック及びピッ
トに垂直に移動させることができる。ヘッド位置を最適
化するためには、フォーカシングエラー及びトラッキン
グエラー信号の最小化が必要である。
【００３４】この発明の第１実施例を図４に詳細に示す
。図４には半導体光学ヘッド構造体１５が示されている
。レーザ３０は、光波を、この光波をフォーカシンググ
レーティングカプラ３２及び３３に導波する二つの分岐
を有する導波路３１に供給する。フォーカシンググレー
ティングカプラ３２は、読み出し及びトラッキングエラ
ー検出系４４の一部分である。一方、フォーカシンググ
レーティングカプラ３３はフォーカシングエラー検出系
４５の一部分である。これらは、導波路３１からｘ−ｚ
面にほぼ垂直に出射される光を偏向させるために使用さ
れる。小さな発散角を有する導波路ホーンフィード３４
．１及び３４．２は、ビームを水平方向に拡大するため
に用いられる。
。図４には半導体光学ヘッド構造体１５が示されている
。レーザ３０は、光波を、この光波をフォーカシンググ
レーティングカプラ３２及び３３に導波する二つの分岐
を有する導波路３１に供給する。フォーカシンググレー
ティングカプラ３２は、読み出し及びトラッキングエラ
ー検出系４４の一部分である。一方、フォーカシンググ
レーティングカプラ３３はフォーカシングエラー検出系
４５の一部分である。これらは、導波路３１からｘ−ｚ
面にほぼ垂直に出射される光を偏向させるために使用さ
れる。小さな発散角を有する導波路ホーンフィード３４
．１及び３４．２は、ビームを水平方向に拡大するため
に用いられる。
【００３５】読み出し及びトラッキングエラー検出系４
４のビーム２１Ａは、フォーカシンググレーティングカ
プラ３２を介して偏向され、例えば光ディスクの記録面
１２（図３）上に集束される。ここで、このビーム２１
Ａは回折され、グレーティングカプラ３５及び３６を介
して素子に結合される。両グレーティングカプラ３５及
び３６は、ホーンフィード３７．１，３７．２及び導波
路４６．１及び４６．２を介して光検出器３８及び３９
に接続されている。これらのホーンフィードは、ビーム
を水平方向に圧縮するために使用される。
４のビーム２１Ａは、フォーカシンググレーティングカ
プラ３２を介して偏向され、例えば光ディスクの記録面
１２（図３）上に集束される。ここで、このビーム２１
Ａは回折され、グレーティングカプラ３５及び３６を介
して素子に結合される。両グレーティングカプラ３５及
び３６は、ホーンフィード３７．１，３７．２及び導波
路４６．１及び４６．２を介して光検出器３８及び３９
に接続されている。これらのホーンフィードは、ビーム
を水平方向に圧縮するために使用される。
【００３６】フォーカシングエラー検出系４５は、導波
路３１から出射される光波を偏向させるフォーカシング
グレーティングカプラ３３と、この光波が光ディスクで
反射された後にこの光波を検出するためのグレーティン
グカプラ４０とにより構成される。カプラ４０及び４１
は、図４に示すように、検出された光波を、ホーンフィ
ード３７．３，３７．４及び導波路４７．１，４７．２
を介して光検出器４２及び４３に供給する。
路３１から出射される光波を偏向させるフォーカシング
グレーティングカプラ３３と、この光波が光ディスクで
反射された後にこの光波を検出するためのグレーティン
グカプラ４０とにより構成される。カプラ４０及び４１
は、図４に示すように、検出された光波を、ホーンフィ
ード３７．３，３７．４及び導波路４７．１，４７．２
を介して光検出器４２及び４３に供給する。
【００３７】装置の動作を説明するためには、光学ヘッ
ド１５の全体を、異なる機能を有する二つのユニットに
分割するのが便利である。これらの二つのユニットのそ
れぞれは破線で囲まれている。第１のユニット４４は読
み出し及びトラッキングエラー検出系を含み、第２のユ
ニット４５はフォーカシングエラー検出系を含む。
ド１５の全体を、異なる機能を有する二つのユニットに
分割するのが便利である。これらの二つのユニットのそ
れぞれは破線で囲まれている。第１のユニット４４は読
み出し及びトラッキングエラー検出系を含み、第２のユ
ニット４５はフォーカシングエラー検出系を含む。
【００３８】・組み合わされた読み出し及びトラッキン
グエラー検出系４４レーザ３０から放出された光は、フ
ォーカシンググレーティングカプラ３２に供給される。 発光源としては、従来公知の種々のレーザ構造を使用す
ることができる。フォーカシンググレーティングカプラ
は、入射波を球面波と結合させて自由空間で集束させる
ためのチャープ及び湾曲グレーティングパターンを有す
る一種の導波路ホログラムである。グレーティングは、
電子ビームで発生されたパターンに導波路をエッチング
することにより形成することができる。グレーティング
カプラについてのより詳細な情報は、例えば、Ｓｈｏｇ
ｏ Ｕｒａ 他著「集積光学ディスクピックアップ装置
におけるフォーカシンググレーティングカプラの収差特
性（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｇｒａｔｉｎ
ｇ ｃｏｕｐｌｅｒ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉｃｋｕｐ ｄｅｖｉｃ
ｅ）」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ．
２６， Ｎｏ．２２，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９８７，
ｐｐ．４７７７−４７８２）及び Ｈｅｉｔｍａｎｎ
他著「二次元フォーカシンググレーティングカプラの計
算及び実験的検証（Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｏｃｕｓ
ｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｒｓ） 」（Ｉ
ＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−１７， Ｎｏ．７， ｐｐ．
１２５７−１２６３， Ｊｕｌｙ １９８１）の論文に
記載されている。例えばフォーカシンググレーティング
カプラ３２のグレーティングパターンは、グレーティン
グにより結合した入射波及び出力波の間の位相差から計
算することができる。入射波は、導波路３１を介してフ
ォーカシンググレーティングカプラに供給される光波で
ある。導波路は、例えばリッジ導波路とすることができ
る。
グエラー検出系４４レーザ３０から放出された光は、フ
ォーカシンググレーティングカプラ３２に供給される。 発光源としては、従来公知の種々のレーザ構造を使用す
ることができる。フォーカシンググレーティングカプラ
は、入射波を球面波と結合させて自由空間で集束させる
ためのチャープ及び湾曲グレーティングパターンを有す
る一種の導波路ホログラムである。グレーティングは、
電子ビームで発生されたパターンに導波路をエッチング
することにより形成することができる。グレーティング
カプラについてのより詳細な情報は、例えば、Ｓｈｏｇ
ｏ Ｕｒａ 他著「集積光学ディスクピックアップ装置
におけるフォーカシンググレーティングカプラの収差特
性（Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａ
ｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｇｒａｔｉｎ
ｇ ｃｏｕｐｌｅｒ ｉｎ ａｎ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｉｓｋ ｐｉｃｋｕｐ ｄｅｖｉｃ
ｅ）」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ．
２６， Ｎｏ．２２，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ １９８７，
ｐｐ．４７７７−４７８２）及び Ｈｅｉｔｍａｎｎ
他著「二次元フォーカシンググレーティングカプラの計
算及び実験的検証（Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｆｏｃｕｓ
ｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ ｃｏｕｐｌｅｒｓ） 」（Ｉ
ＥＥＥ Ｊ． Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ， Ｖｏｌ． ＱＥ−１７， Ｎｏ．７， ｐｐ．
１２５７−１２６３， Ｊｕｌｙ １９８１）の論文に
記載されている。例えばフォーカシンググレーティング
カプラ３２のグレーティングパターンは、グレーティン
グにより結合した入射波及び出力波の間の位相差から計
算することができる。入射波は、導波路３１を介してフ
ォーカシンググレーティングカプラに供給される光波で
ある。導波路は、例えばリッジ導波路とすることができ
る。
【００３９】フォーカシンググレーティングカプラ３２
の適当な設計により、偏向されたビーム２１Ａはディス
ク１１の面１２上に集束される。ビームの外側の光線を
表す二つの矢印により示されたビーム２１Ａが図５に示
すようにピット１０の中心に集束されると、このピット
により、反射ビームの回折が起きる。第１次のサイドロ
ーブ−１及び＋１は、グレーティングカプラ３５及び３
６を介して導波路４６．及び４６．２と結合する。受光
グレーティングカプラ３５は、フォーカシンググレーテ
ィングカプラ３２の一方の側に配置されなければならず
、グレーティングカプラ３６はカプラ３２の反対側に配
置されなければならない。これらのグレーティングカプ
ラ３５及び３６は、カプラ３２と等距離にある。さらに
、これらの三つのカプラは、図５に示すように、ｘ−ｚ
面内で回転するディスクのトラックに垂直な直線に沿っ
て配置されなければならない。この直線はｘ軸に平行に
延びている。さらに、これらのカプラは、Ｓ／Ｎ比及び
エラー検出精度を向上させるために、最大の効率でサイ
ドローブを受光することができるように配置されなけれ
ばならない。最適化された配置は、焦点１９の位置、デ
ィスク及びヘッド間の距離ｄ、入射ビームに対するサイ
ドローブの角度などのような変数に依存する。マックス
ボルンは、回折光学及び幾何光学に関し別々の本を編集
している。一つの例は、「光学、電磁光学理論教本（Ｏ
ｐｔｉｋ， Ｅｉｎ Ｌｅｈｒｂｕｃｈ ｄｅｒ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｃｈｅｎ Ｌｉｃｈｔｔｈ
ｅｏｒｉｅ） 」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，
３ｅｄ， １９８５） である。 Ｇ． Ｂｏｕｗｈｕｉｓ 他発行の本「光ディスクシス
テムの原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｄｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍｓ」の第３章は、回折の
ベクトル理論に関する。
の適当な設計により、偏向されたビーム２１Ａはディス
ク１１の面１２上に集束される。ビームの外側の光線を
表す二つの矢印により示されたビーム２１Ａが図５に示
すようにピット１０の中心に集束されると、このピット
により、反射ビームの回折が起きる。第１次のサイドロ
ーブ−１及び＋１は、グレーティングカプラ３５及び３
６を介して導波路４６．及び４６．２と結合する。受光
グレーティングカプラ３５は、フォーカシンググレーテ
ィングカプラ３２の一方の側に配置されなければならず
、グレーティングカプラ３６はカプラ３２の反対側に配
置されなければならない。これらのグレーティングカプ
ラ３５及び３６は、カプラ３２と等距離にある。さらに
、これらの三つのカプラは、図５に示すように、ｘ−ｚ
面内で回転するディスクのトラックに垂直な直線に沿っ
て配置されなければならない。この直線はｘ軸に平行に
延びている。さらに、これらのカプラは、Ｓ／Ｎ比及び
エラー検出精度を向上させるために、最大の効率でサイ
ドローブを受光することができるように配置されなけれ
ばならない。最適化された配置は、焦点１９の位置、デ
ィスク及びヘッド間の距離ｄ、入射ビームに対するサイ
ドローブの角度などのような変数に依存する。マックス
ボルンは、回折光学及び幾何光学に関し別々の本を編集
している。一つの例は、「光学、電磁光学理論教本（Ｏ
ｐｔｉｋ， Ｅｉｎ Ｌｅｈｒｂｕｃｈ ｄｅｒ ｅｌ
ｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｃｈｅｎ Ｌｉｃｈｔｔｈ
ｅｏｒｉｅ） 」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｖｅｒｌａｇ，
３ｅｄ， １９８５） である。 Ｇ． Ｂｏｕｗｈｕｉｓ 他発行の本「光ディスクシス
テムの原理（Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃ
ａｌ Ｄｉｓｋ Ｓｙｓｔｅｍｓ」の第３章は、回折の
ベクトル理論に関する。
【００４０】図５は、図４に示されている装置の読み出
し及びトラッキングエラー検出系を示し、光学ヘッド１
５がイントラックである場合を示す。これは、走査ビー
ム２１Ａがピット１０に集中されていることを意味する
。この場合、両グレーティングカプラ３５及び３６は、
光の部分が電気信号に変換される光検出器３８及び３９
に導波されるほぼ同一の量の光を受光している。図６は
、半導体光学ヘッド１５がアウトオブトラックである場
合の同一の検出系を示す。トラッキングエラーにより、
回折パターンの非対称性が生じる。正及び負の第１次の
サイドローブのエネルギーは、長さ及び太さが異なる矢
印で示されるように、等しくない。その結果、光検出器
３８及び３９の電気信号は異なる。
し及びトラッキングエラー検出系を示し、光学ヘッド１
５がイントラックである場合を示す。これは、走査ビー
ム２１Ａがピット１０に集中されていることを意味する
。この場合、両グレーティングカプラ３５及び３６は、
光の部分が電気信号に変換される光検出器３８及び３９
に導波されるほぼ同一の量の光を受光している。図６は
、半導体光学ヘッド１５がアウトオブトラックである場
合の同一の検出系を示す。トラッキングエラーにより、
回折パターンの非対称性が生じる。正及び負の第１次の
サイドローブのエネルギーは、長さ及び太さが異なる矢
印で示されるように、等しくない。その結果、光検出器
３８及び３９の電気信号は異なる。
【００４１】図７は、アクセス及びトラッキングエラー
検出系４４の出力信号を発生する解析回路のブロック図
である。検出系がイントラックである時（図５）、正及
び負の両方の第１次のサイドローブは同一のエネルギー
を有し、検出器３８及び３９の光電流は等しい。演算増
幅器６１は、トラッキングエラー信号を発生させるため
にこれらの光電流を減算する。このトラッキングエラー
信号が０であれば、検出系はイントラックであり、一方
、０でない信号は検出系がアウトオブトラックであるこ
とを示す。トラッキングエラー信号の符号は、補正の方
向を示す。読み出し信号は、演算増幅器６０を用いて光
電流を加えることにより発生される。ゼロ及びオフセッ
ト調整を可能とするために条件回路を使用することがで
きる。
検出系４４の出力信号を発生する解析回路のブロック図
である。検出系がイントラックである時（図５）、正及
び負の両方の第１次のサイドローブは同一のエネルギー
を有し、検出器３８及び３９の光電流は等しい。演算増
幅器６１は、トラッキングエラー信号を発生させるため
にこれらの光電流を減算する。このトラッキングエラー
信号が０であれば、検出系はイントラックであり、一方
、０でない信号は検出系がアウトオブトラックであるこ
とを示す。トラッキングエラー信号の符号は、補正の方
向を示す。読み出し信号は、演算増幅器６０を用いて光
電流を加えることにより発生される。ゼロ及びオフセッ
ト調整を可能とするために条件回路を使用することがで
きる。
【００４２】・フォーカシングエラー検出系４５フォー
カシングエラー検出系４５は、上述の組み合わせ読み出
し及びトラッキングエラー信号に同期してフォーカシン
グエラー信号を発生する。別のフォーカシンググレーテ
ィングカプラ３３は、導波路から出射される光波を、図
３の矢印２０Ａで示されるように光学記憶媒体の面上に
偏向させる。ビーム２０Ａは、二つのトラック間の面上
に集束される。その反射された部分２０Ｂは、グレーテ
ィングカプラ４０及び４１を介して装置に戻される。フ
ォーカシングエラー検出系のこれらのカプラは、フォー
カシンググレーティングカプラ３３の一方の側に両受光
グレーティングを有する直線に沿って配置されなければ
ならない。フォーカシングエラー検出系４５のカプラが
トラックに垂直な直線に沿って配置される必要はない。 光学素子の異なる配置も考えられる。しかし、受光グレ
ーティングカプラ４０及び４１は、光学的に分離されな
ければならない。これは、上述の実施例においては、こ
れらのカプラ間のエッチング溝７１により達成されてい
る。フォーカシングエラー信号は、図１１に示されてい
るように、演算増幅器６２を用いて光検出器４２及び４
３の二つの光電流を減算することにより発生される。
カシングエラー検出系４５は、上述の組み合わせ読み出
し及びトラッキングエラー信号に同期してフォーカシン
グエラー信号を発生する。別のフォーカシンググレーテ
ィングカプラ３３は、導波路から出射される光波を、図
３の矢印２０Ａで示されるように光学記憶媒体の面上に
偏向させる。ビーム２０Ａは、二つのトラック間の面上
に集束される。その反射された部分２０Ｂは、グレーテ
ィングカプラ４０及び４１を介して装置に戻される。フ
ォーカシングエラー検出系のこれらのカプラは、フォー
カシンググレーティングカプラ３３の一方の側に両受光
グレーティングを有する直線に沿って配置されなければ
ならない。フォーカシングエラー検出系４５のカプラが
トラックに垂直な直線に沿って配置される必要はない。 光学素子の異なる配置も考えられる。しかし、受光グレ
ーティングカプラ４０及び４１は、光学的に分離されな
ければならない。これは、上述の実施例においては、こ
れらのカプラ間のエッチング溝７１により達成されてい
る。フォーカシングエラー信号は、図１１に示されてい
るように、演算増幅器６２を用いて光検出器４２及び４
３の二つの光電流を減算することにより発生される。
【００４３】図８〜図１０は、フォーカシングエラー検
出系４５の断面を示す。ディスク面が図８に示されてい
るようにビーム２０Ａの焦点１９にある限り、両受光グ
レーティングカプラ４０及び４１は、ほぼ同一の強度の
光を検出する。しかし、図９及び図１０に示されている
ようにディスクがアウトオブフォーカスである時には、
グレーティングカプラは異なる量の光を受光する。
出系４５の断面を示す。ディスク面が図８に示されてい
るようにビーム２０Ａの焦点１９にある限り、両受光グ
レーティングカプラ４０及び４１は、ほぼ同一の強度の
光を検出する。しかし、図９及び図１０に示されている
ようにディスクがアウトオブフォーカスである時には、
グレーティングカプラは異なる量の光を受光する。
【００４４】上述の実施例の幾何学的寸法は、種々の変
数に依存する。一つの例として、フォーカシンググレー
ティングカプラ３３とグレーティングカプラ４０及び４
１との間に必要な距離の簡単な評価を以下に示す。ｄは
ヘッド１５と焦点１９との間の距離である。ヘッド１５
と情報記録面１２との間の距離がｄに等しければ、ディ
スクは図８に示すようにインフォーカスである。ビーム
２０Ａの原理光線７０と装置面に立てた法線との間の角
度がαであれば、図８のｘ１ とｘ２ との間の距離は
次式から決定することができる。
数に依存する。一つの例として、フォーカシンググレー
ティングカプラ３３とグレーティングカプラ４０及び４
１との間に必要な距離の簡単な評価を以下に示す。ｄは
ヘッド１５と焦点１９との間の距離である。ヘッド１５
と情報記録面１２との間の距離がｄに等しければ、ディ
スクは図８に示すようにインフォーカスである。ビーム
２０Ａの原理光線７０と装置面に立てた法線との間の角
度がαであれば、図８のｘ１ とｘ２ との間の距離は
次式から決定することができる。
【数１】
【００４５】再び図８を参照すると、ｘ１ とｘ３ と
の間の距離は、フォーカシンググレーティングカプラ３
３に対するグレーティングカプラ４０及び４１の位置に
対して重要である。この距離は次式で決定される。
の間の距離は、フォーカシンググレーティングカプラ３
３に対するグレーティングカプラ４０及び４１の位置に
対して重要である。この距離は次式で決定される。
【数２】
【００４６】ヘッドとディスクとの間の距離が増加また
は減少する時、すなわちディスクが図９及び図１０に示
すようにアウトオブフォーカスであるならば、原理光線
７２の座標ｘ３ ´の足７３はｘ軸に沿ってずれる。情
報記録面１２が焦点１９より上にあれば原理光線７２の
足７３は右に移動し、情報記録面と装置との間の距離が
より小さくなれば足７３は左に移動する。ｘ１ とｘ３
´との間の距離は、以下の二つの式で決定することが
できる。ここで、Δｄは、図８に示されている理想位置
からの収差の振幅である。・ディスクが図９の焦点１９
より上にある時
は減少する時、すなわちディスクが図９及び図１０に示
すようにアウトオブフォーカスであるならば、原理光線
７２の座標ｘ３ ´の足７３はｘ軸に沿ってずれる。情
報記録面１２が焦点１９より上にあれば原理光線７２の
足７３は右に移動し、情報記録面と装置との間の距離が
より小さくなれば足７３は左に移動する。ｘ１ とｘ３
´との間の距離は、以下の二つの式で決定することが
できる。ここで、Δｄは、図８に示されている理想位置
からの収差の振幅である。・ディスクが図９の焦点１９
より上にある時
【数３】
・ディスクが図１０の焦点１９より下にある時
【数４】
【００４７】収差Δｄ、距離ｄ及び角度αの最大振幅が
わかれば、上記のグレーティングカプラの配置を最適化
することが可能である。より詳細な計算は、グレーティ
ングカプラの設計、レーザビームの波長、使用される導
波路材料などに依存する。
わかれば、上記のグレーティングカプラの配置を最適化
することが可能である。より詳細な計算は、グレーティ
ングカプラの設計、レーザビームの波長、使用される導
波路材料などに依存する。
【００４８】次に、エラー検出精度を向上させる干渉フ
ォーカシングエラー検出系を使用するこの発明の第２実
施例について説明する。
ォーカシングエラー検出系を使用するこの発明の第２実
施例について説明する。
【００４９】図１２に示すように、干渉フォーカシング
エラー検出系８０により、図４の粗フォーカシングエラ
ー検出系４５が置き換えられている。このマッハツェン
ダ干渉フォーカシングエラー検出系は、半導体光学ヘッ
ド構造体とディスクとの間の距離ｄに関して半波長のず
れを分解することができる。
エラー検出系８０により、図４の粗フォーカシングエラ
ー検出系４５が置き換えられている。このマッハツェン
ダ干渉フォーカシングエラー検出系は、半導体光学ヘッ
ド構造体とディスクとの間の距離ｄに関して半波長のず
れを分解することができる。
【００５０】干渉計は通常、同一の光源から放出される
二つの光波を重畳する。放出された光波は少なくとも二
つの部分に分割され、異なる長さを有する異なる経路に
沿って進行する。最終的に、両波は、経路長の差に関す
る情報を含む干渉パターンを発生するために光学的に重
畳されなければならない。一つの経路が固定された長さ
を有すれば、第２の経路の未知の長さを決定することが
できる。
二つの光波を重畳する。放出された光波は少なくとも二
つの部分に分割され、異なる長さを有する異なる経路に
沿って進行する。最終的に、両波は、経路長の差に関す
る情報を含む干渉パターンを発生するために光学的に重
畳されなければならない。一つの経路が固定された長さ
を有すれば、第２の経路の未知の長さを決定することが
できる。
【００５１】干渉フォーカシングエラー検出系８０は、
固定された長さの導波路経路及び未知の長さの経路から
成る。この固定された長さの経路は、ＡからＡ´まで延
びて光波を光検出器８１に供給する導波路分岐８５によ
り形成される。可変経路は、記号Ａ−Ｂ−Ｂ´−Ａ´で
示されている。Ｂ−Ｂ´の部分は、ディスクから受光グ
レーティング８２に至る未知の長さを有する自由経路で
ある。図１３は、フォーカシンググレーティングカプラ
３３とグレーティングカプラ８２との間の自由経路を示
し、その可変長さは情報記録面１２とヘッド１５との間
の距離ｄに依存する。光検出器８１は、両光波を重畳し
て干渉パターンを形成し、それによって検出器に強度変
化を生じさせる。導波路分岐８５及び８６が光検出器８
１にほぼ同一のエネルギーを供給するならば、この干渉
パターンにより良好な制御を行うことが可能である。こ
れらの導波路分岐８４及び８５の適当な設計により、光
波を異なるエネルギーを有する複数の部分に分割し、そ
れによって光検出器でエネルギーが等しくなるようにす
ることが可能である。これは、シャープな干渉パターン
の前提である。光検出器８１の光電流は、小さな強度変
化の検出を向上させるために増幅することができる。上
述の干渉フォーカシングエラー検出系８０は、本出願人
が知る従来技術に示されているようなヘッド構造体の範
囲では実現することはできない。
固定された長さの導波路経路及び未知の長さの経路から
成る。この固定された長さの経路は、ＡからＡ´まで延
びて光波を光検出器８１に供給する導波路分岐８５によ
り形成される。可変経路は、記号Ａ−Ｂ−Ｂ´−Ａ´で
示されている。Ｂ−Ｂ´の部分は、ディスクから受光グ
レーティング８２に至る未知の長さを有する自由経路で
ある。図１３は、フォーカシンググレーティングカプラ
３３とグレーティングカプラ８２との間の自由経路を示
し、その可変長さは情報記録面１２とヘッド１５との間
の距離ｄに依存する。光検出器８１は、両光波を重畳し
て干渉パターンを形成し、それによって検出器に強度変
化を生じさせる。導波路分岐８５及び８６が光検出器８
１にほぼ同一のエネルギーを供給するならば、この干渉
パターンにより良好な制御を行うことが可能である。こ
れらの導波路分岐８４及び８５の適当な設計により、光
波を異なるエネルギーを有する複数の部分に分割し、そ
れによって光検出器でエネルギーが等しくなるようにす
ることが可能である。これは、シャープな干渉パターン
の前提である。光検出器８１の光電流は、小さな強度変
化の検出を向上させるために増幅することができる。上
述の干渉フォーカシングエラー検出系８０は、本出願人
が知る従来技術に示されているようなヘッド構造体の範
囲では実現することはできない。
【００５２】完全な光学ヘッドにおいて、直ぐ上で述べ
た干渉フォーカシングエラー検出系８０は、この発明の
第１実施例に関連して述べた読み出し及びトラッキング
エラー検出系４４と組み合わせることができる。
た干渉フォーカシングエラー検出系８０は、この発明の
第１実施例に関連して述べた読み出し及びトラッキング
エラー検出系４４と組み合わせることができる。
【００５３】図１４に示されているこの発明の第３実施
例は、粗及び精密フォーカシングエラー検出系１１０を
使用する。この系１１０は、同時に動作する、それぞれ
第１実施例及び第２実施例に関連して述べた二つのフォ
ーカシングエラー検出系により構成されている。解析及
び調整回路の適当な設計と半導体光学ヘッド１５を移動
させるための特殊な電磁機構の使用とにより、エラー検
出精度を向上させ、ヘッド位置の調整に必要な時間を短
縮することが可能である。図１５は、第３実施例の粗及
び精密フォーカシングエラー検出系１１０の断面を示す
。エッチング溝７１．１及び７１．２は、受光グレーテ
ィングカプラの間に形成されている。
例は、粗及び精密フォーカシングエラー検出系１１０を
使用する。この系１１０は、同時に動作する、それぞれ
第１実施例及び第２実施例に関連して述べた二つのフォ
ーカシングエラー検出系により構成されている。解析及
び調整回路の適当な設計と半導体光学ヘッド１５を移動
させるための特殊な電磁機構の使用とにより、エラー検
出精度を向上させ、ヘッド位置の調整に必要な時間を短
縮することが可能である。図１５は、第３実施例の粗及
び精密フォーカシングエラー検出系１１０の断面を示す
。エッチング溝７１．１及び７１．２は、受光グレーテ
ィングカプラの間に形成されている。
【００５４】完全な光学ヘッドにおいて、直ぐ上で述べ
た粗及び精密フォーカシングエラー検出系１１０は、こ
の発明の第１実施例に関連して述べられた読み出し及び
トラッキングエラー検出系４４と組み合わせることがで
きる。
た粗及び精密フォーカシングエラー検出系１１０は、こ
の発明の第１実施例に関連して述べられた読み出し及び
トラッキングエラー検出系４４と組み合わせることがで
きる。
【００５５】以下の図１６及び図１７は、図１４に示さ
れている装置のより詳細な断面図を示す。両図は、プレ
ーナ製造技術を用いてＧａＡｓ基板１４１上に形成され
た半導体光学ヘッド構造体を示す。図１６は、図１４に
示されたヘッドのＸ−Ｘ´に沿っての断面図である。二
つのクラッド層１４２及び１４３と活性層１４４とによ
り構成されたｐｎ接合レーザ３０は、金属コンタクト１
４０．１及び１４０．２を介してこの構造のｐｎ接合に
順方向バイアス＋Ｖｃ が印加されてレーザ電流ＩＬ
が流れた時に、光波を放出する。この光波は、レーザ鏡
を形成するエッチング溝１４６を介して、クラッド層１
４７上に形成された導波路コア８３に供給される。この
エッチング溝の壁は、反射防止コーティング１４５が施
されている。フォーカシンググレーティングカプラ３２
は、導波路コアにエッチングで形成されており、そこか
ら出射される光波を偏向させる。適当な設計のエッチン
グ溝１４８は、フォーカシンググレーティングカプラ３
２を通過した光波の部分を吸収する。
れている装置のより詳細な断面図を示す。両図は、プレ
ーナ製造技術を用いてＧａＡｓ基板１４１上に形成され
た半導体光学ヘッド構造体を示す。図１６は、図１４に
示されたヘッドのＸ−Ｘ´に沿っての断面図である。二
つのクラッド層１４２及び１４３と活性層１４４とによ
り構成されたｐｎ接合レーザ３０は、金属コンタクト１
４０．１及び１４０．２を介してこの構造のｐｎ接合に
順方向バイアス＋Ｖｃ が印加されてレーザ電流ＩＬ
が流れた時に、光波を放出する。この光波は、レーザ鏡
を形成するエッチング溝１４６を介して、クラッド層１
４７上に形成された導波路コア８３に供給される。この
エッチング溝の壁は、反射防止コーティング１４５が施
されている。フォーカシンググレーティングカプラ３２
は、導波路コアにエッチングで形成されており、そこか
ら出射される光波を偏向させる。適当な設計のエッチン
グ溝１４８は、フォーカシンググレーティングカプラ３
２を通過した光波の部分を吸収する。
【００５６】図１７は図１４に示されている光学ピック
アップ装置の検出部のＹ−Ｙ´に沿っての断面図である
。ビーム２１Ｂは導波路コア４６．１に戻され、この導
波路コア４６．１は光波を光検出素子に供給する。光検
出素子としては、フォトダイオード３８が使用される。 このフォトダイオードは、図１６に示されているレーザ
と同一の構造を有するが、光電流ＩＰＤを発生するため
に、逆極性の電圧−ＶＰＤが印加される。“活性”層１
５３は、二つのクラッド層１５４、１５５及び金属コン
タクト１４０．２、１４０．３の間に埋め込まれている
。このフォトダイオードは、光波を光電流ＩＰＤに変換
する。
アップ装置の検出部のＹ−Ｙ´に沿っての断面図である
。ビーム２１Ｂは導波路コア４６．１に戻され、この導
波路コア４６．１は光波を光検出素子に供給する。光検
出素子としては、フォトダイオード３８が使用される。 このフォトダイオードは、図１６に示されているレーザ
と同一の構造を有するが、光電流ＩＰＤを発生するため
に、逆極性の電圧−ＶＰＤが印加される。“活性”層１
５３は、二つのクラッド層１５４、１５５及び金属コン
タクト１４０．２、１４０．３の間に埋め込まれている
。このフォトダイオードは、光波を光電流ＩＰＤに変換
する。
【００５７】レーザ、フォトダイオード及び導波路につ
いてのより詳細なことは、公知の種々の本や技術論文な
どから得ることができる。例えば、Ｓ．Ｍ． Ｓｚｅは
、「半導体デバイスの物理（Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」（Ｊｏ
ｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，２ｎｄ． ｅｄ
ｉｔｉｏｎ）という本を編集している。また、Ｍ．Ｊ．
Ｈｏｗｅｓ他は、同一の出版社の「ガリウムヒ素、材
料、デバイス及び回路（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉ
ｄｅ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ， ａ
ｎｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）」という本を編集している。 これらの本は、公知の文献の代表的なものであり、この
光学素子に関するものである。
いてのより詳細なことは、公知の種々の本や技術論文な
どから得ることができる。例えば、Ｓ．Ｍ． Ｓｚｅは
、「半導体デバイスの物理（Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｓ
ｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）」（Ｊｏ
ｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ，２ｎｄ． ｅｄ
ｉｔｉｏｎ）という本を編集している。また、Ｍ．Ｊ．
Ｈｏｗｅｓ他は、同一の出版社の「ガリウムヒ素、材
料、デバイス及び回路（Ｇａｌｌｉｕｍ Ａｒｓｅｎｉ
ｄｅ， Ｍａｔｅｒｉａｌｓ， Ｄｅｖｉｃｅｓ， ａ
ｎｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）」という本を編集している。 これらの本は、公知の文献の代表的なものであり、この
光学素子に関するものである。
【００５８】上述の装置の種々の変形が考えられる。集
積光学素子は、種々の必要条件を満たすように適合させ
ることができる。図１６に示されている簡単なレーザ構
造は単一量子井戸 ＧＲＩＮＳＣＨレーザで置き換える
ことができ、導波路は例えばリッジ導波路として実現す
ることができる。光波を光学ヘッドに結合するためのフ
ァイバまたは導波路を用いて外部レーザを使用すること
ができる。さらに、受光グレーティングカプラ、導波路
及びフォトダイオードを置き換えることができる光検出
素子を使用することが可能である。その層に垂直な光を
検出しなければならないこのような光検出素子の適当な
設計により、サイズのより一層の縮小が考えられる。さ
らに、フォーカシンググレーティングカプラを、フォー
カシングレンズと組み合わせられたプリズムカプラまた
はフォーカシングレンズと組み合わせられた簡単なグレ
ーティングカプラで置き換えることが可能である。
積光学素子は、種々の必要条件を満たすように適合させ
ることができる。図１６に示されている簡単なレーザ構
造は単一量子井戸 ＧＲＩＮＳＣＨレーザで置き換える
ことができ、導波路は例えばリッジ導波路として実現す
ることができる。光波を光学ヘッドに結合するためのフ
ァイバまたは導波路を用いて外部レーザを使用すること
ができる。さらに、受光グレーティングカプラ、導波路
及びフォトダイオードを置き換えることができる光検出
素子を使用することが可能である。その層に垂直な光を
検出しなければならないこのような光検出素子の適当な
設計により、サイズのより一層の縮小が考えられる。さ
らに、フォーカシンググレーティングカプラを、フォー
カシングレンズと組み合わせられたプリズムカプラまた
はフォーカシングレンズと組み合わせられた簡単なグレ
ーティングカプラで置き換えることが可能である。
【００５９】上述の光学ヘッド構造体は、対応する記憶
媒体が例えば位相変化媒体であるならば、情報の書き込
み、消去及び読み出しのために用いることができる。そ
の場合には、書き込み、消去及び読み出しに異なるレー
ザパワーが必要とされる。
媒体が例えば位相変化媒体であるならば、情報の書き込
み、消去及び読み出しのために用いることができる。そ
の場合には、書き込み、消去及び読み出しに異なるレー
ザパワーが必要とされる。
【００６０】
【発明の効果】この発明の主要な利点は、エラー検出系
の光学的及び電気的分離によりエラー信号が分離され、
それによって相互の干渉が回避されてエラー検出精度が
向上することである。さらに、導波路ネットワークの使
用は、異なるタイプの独立のエラー検出系、例えば、フ
ォーカシング精度を向上させる干渉フォーカシングエラ
ー検出系を集積する可能性を提供する。化合物半導体材
料の使用により、レーザを含む全ての光学素子の完全な
集積が可能となり、それによってサイズ、重量、エネル
ギー損失及びパッケージングの問題が軽減され、発光及
び受光素子の位置を調整する必要がなくなる。
の光学的及び電気的分離によりエラー信号が分離され、
それによって相互の干渉が回避されてエラー検出精度が
向上することである。さらに、導波路ネットワークの使
用は、異なるタイプの独立のエラー検出系、例えば、フ
ォーカシング精度を向上させる干渉フォーカシングエラ
ー検出系を集積する可能性を提供する。化合物半導体材
料の使用により、レーザを含む全ての光学素子の完全な
集積が可能となり、それによってサイズ、重量、エネル
ギー損失及びパッケージングの問題が軽減され、発光及
び受光素子の位置を調整する必要がなくなる。
【図１】光学ヘッドシステム及び回転光ディスクの概略
図並びにその一部拡大詳細図である。
図並びにその一部拡大詳細図である。
【図２】ディスクの面に刻印されたピット列を有する光
ディスクの概略上面図、ディスクのトラックを通る角度
φの関数としての概略断面図、入射ビームがピットの底
では吸収されるがピット間の壁では反射されると仮定し
た場合においてピットで反射された後の光ビームの強度
を示す図、光ビームを受光した時に光検出素子により発
生される理想的な光電流を示す図及び光電流によるビッ
ト列を示す図である。
ディスクの概略上面図、ディスクのトラックを通る角度
φの関数としての概略断面図、入射ビームがピットの底
では吸収されるがピット間の壁では反射されると仮定し
た場合においてピットで反射された後の光ビームの強度
を示す図、光ビームを受光した時に光検出素子により発
生される理想的な光電流を示す図及び光電流によるビッ
ト列を示す図である。
【図３】半導体光学ヘッド装置を有する光学記憶システ
ムの概略断面図である。
ムの概略断面図である。
【図４】半導体光学ヘッド構造体の第１実施例の概略図
である。
である。
【図５】光ディスクがイントラックである場合の図４に
示されている第１実施例のトラッキングエラー検出系の
概略断面図である。
示されている第１実施例のトラッキングエラー検出系の
概略断面図である。
【図６】光ディスクがアウトオブトラックである場合の
図５に示されているトラッキングエラー検出系の概略断
面図である。
図５に示されているトラッキングエラー検出系の概略断
面図である。
【図７】読み出し及びトラッキングエラー検出系の出力
信号を供給する演算増幅器を有する解析回路のブロック
図である。
信号を供給する演算増幅器を有する解析回路のブロック
図である。
【図８】図４に示されている第１実施例のフォーカシン
グエラー検出系及び光ディスクがインフォーカスである
場合の光ディスクの概略断面図である。
グエラー検出系及び光ディスクがインフォーカスである
場合の光ディスクの概略断面図である。
【図９】図８に示されているフォーカシングエラー検出
系及び光ディスクが焦点よりも上にある場合の光ディス
クの概略断面図である。
系及び光ディスクが焦点よりも上にある場合の光ディス
クの概略断面図である。
【図１０】図８に示されているフォーカシングエラー検
出系及び光ディスクが焦点よりも下にある場合の光ディ
スクの概略断面図である。
出系及び光ディスクが焦点よりも下にある場合の光ディ
スクの概略断面図である。
【図１１】フォーカシングエラー検出系の出力信号を発
生するための演算増幅器を有する解析回路のブロック図
である。
生するための演算増幅器を有する解析回路のブロック図
である。
【図１２】干渉フォーカシングエラー検出系が集積され
たこの発明の光学ヘッドの第２実施例の概略図である。
たこの発明の光学ヘッドの第２実施例の概略図である。
【図１３】図１２に示されている干渉フォーカシングエ
ラー検出系及び光ディスクがインフォーカスである場合
の光ディスクの概略断面図である。
ラー検出系及び光ディスクがインフォーカスである場合
の光ディスクの概略断面図である。
【図１４】粗及び精密フォーカシングエラー検出系を有
するこの発明の光学ヘッドの第３実施例の概略図である
。
するこの発明の光学ヘッドの第３実施例の概略図である
。
【図１５】図１４に示されている粗及び精密フォーカシ
ングエラー検出系及び光ディスクがインフォーカスであ
る場合の光ディスクの概略断面図である。
ングエラー検出系及び光ディスクがインフォーカスであ
る場合の光ディスクの概略断面図である。
【図１６】図１４に示されている装置と同様な装置の線
Ｘ−Ｘ´に沿って切断された概略断面図である。
Ｘ−Ｘ´に沿って切断された概略断面図である。
【図１７】図１４に示されている装置と同様な装置の線
Ｙ−Ｙ´に沿って切断された概略断面図である。
Ｙ−Ｙ´に沿って切断された概略断面図である。
１０ ピット
１１ 光ディスク
１５ 光学ヘッド
３０ レーザ
４４ トラッキングエラー検出系
４５ フォーカシングエラー検出系
Claims (10)
- 【請求項１】 トラッキングエラー及びフォーカシン
グエラー検出系を有する、光学記憶媒体（１１）上の記
憶場所にアクセスするための集積光学ヘッド構造体であ
って、記憶場所へのアクセス、トラッキングエラー検出
及びフォーカシングエラー検出のための単一のビームを
発生するためのレーザ（３０）と、上記単一のビームを
導波し、上記ビームを少なくとも二つの別々のビーム部
分に分割するための導波路ネットワーク（３１）と、上
記導波路ネットワーク（３１）から出射される上記ビー
ム部分を偏向させ、上記ビーム部分が少なくとも部分的
に反射される上記光学記憶媒体（１１）の表面（１２）
上に上記偏向されたビーム部分を集束させるための光偏
向手段（３２，３３）と、上記反射されたビーム部分を
検出し、記憶データを表し、かつトラッキングエラー及
びフォーカシングエラー信号として用いることができる
電気出力信号を発生するための光検出手段（３５，３７
．１，４６．１，３８；３６，３７．２，４６．２，３
９；４０，３７．３，４７．１，４２；４１，３７．４
，４７．２，４３）とを具備し、上記導波路ネットワー
ク（３１）、上記光偏向手段（３２，３３）及び上記光
検出手段（３５，３７．１，４６．１，３８；３６，３
７．２，４６．２，３９；４０，３７．３，４７．１，
４２；４１，３７．４，４７．２，４３）は同一の半導
体構造体上に集積され、上記偏向されたビーム部分及び
上記反射されたビーム部分の光学経路と、記憶データを
表し、かつトラッキングエラー信号として用いることが
できる上記電気出力信号を得及び処理するために用いら
れる電気素子とは、相互の干渉を避けるために、上記フ
ォーカシングエラー信号を得及び処理するために用いら
れる経路及び電気素子から実質的に分離されていること
を特徴とする集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項２】 上記レーザ（３０）は上記同一の半導
体構造体（１５）上に集積されていることを特徴とする
請求項１記載の集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項３】 上記光偏向手段は、上記導波路ネット
ワーク（３１）上に形成されたフォーカシンググレーテ
ィングカプラ（３２，３３）であり、上記光検出手段は
、グレーティングカプラ（３５，３６，４０，４１）と
、導波路（４６．１，４６．２，４７，１，４７．２）
と、光検出素子（３８，３９，４２，４３）とを有し、
上記グレーティングカプラ（３５，３６，４０，４１）
に到達する反射されたビーム部分が上記導波路（４６．
１，４６．２，４７，１，４７．２）を介して上記光検
出素子（３８，３９，４２，４３）と結合するように構
成されていることを特徴とする請求項１または２記載の
集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項４】 上記導波路ネットワーク（３１）は、
第１の導波路分岐を介して記憶場所へのアクセス及びト
ラッキングエラー検出系（４４）に導波される第１のビ
ーム部分と第２の導波路分岐を介してフォーカシングエ
ラー検出系（４５）に導波される第２のビーム部分との
二つの別々のビーム部分に上記単一のビームを分割する
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の集積光学
ヘッド構造体。 - 【請求項５】 上記記憶場所へのアクセス及びトラッ
キングエラー検出系（４４）は、上記導波路ネットワー
ク（３１）の上記第１の導波路分岐から出射される上記
第１のビーム部分を偏向させ、上記偏向された第１のビ
ーム部分が少なくとも部分的に反射される上記光学記憶
媒体（１１）の上記面（１２）上に上記偏向された第１
のビーム部分を集束させるためのフォーカシンググレー
ティングカプラ（３２）と、二つのグレーティングカプ
ラ（３５，３６）、二つの導波路（４６．１，４６．２
）及び二つの光検出器（３８，３９）とを有し、第１の
上記グレーティングカプラ（３５）は第１の上記導波路
（４６．１）を介して上記反射されたビーム部分の第１
の部分を第１の上記光検出器（３８）に結合し、第２の
上記グレーティングカプラ（３６）は第２の上記導波路
（４６．２）を介して上記反射されたビーム部分の第２
の部分を第２の上記光検出器（３９）に結合し、上記二
つの光検出器（３８，３９）は上記記憶場所へのアクセ
ス及びトラッキングエラー検出系（４４）の電気出力信
号を発生し、上記フォーカシングエラー検出系（４５）
は、上記導波路ネットワーク（３１）の上記第２の導波
路分岐から出射される上記第２のビーム部分を偏向させ
、上記偏向された第２のビーム部分が少なくとも部分的
に反射される上記光学記憶媒体（１１）の上記面（１２
）上に上記偏向された第２のビーム部分を集束させるた
めのフォーカシンググレーティングカプラ（３３）と、
二つのグレーティングカプラ（４０，４１）、二つの導
波路（４７．１，４７，２）及び二つの光検出器（４２
，４３）とを有し、第１の上記グレーティングカプラ（
４０）は第１の上記導波路（４７．１）を介して上記反
射されたビーム部分の第１の部分を第１の上記光検出器
（４２）に結合し、第２の上記グレーティングカプラ（
４１）は第２の上記導波路（４７．２）を介して上記反
射されたビーム部分の第２の部分を第２の上記光検出器
（４３）に結合し、上記二つの光検出器（４２，４３）
は上記フォーカシングエラー検出系（４５）の電気出力
信号を発生することを特徴とする請求項４記載の集積光
学ヘッド構造体。 - 【請求項６】 上記導波路ネットワーク（３１）は、
ホーンフィード（３７．１，３７．２）を介して上記第
１及び第２のフォーカシンググレーティングカプラ（３
２，３３）に結合され、全ての上記グレーティングカプ
ラ（３５，３６，４０，４１）は、ホーンフィード（３
７．１，３７．２，３７．３，３７．４）を介してそれ
らの関連する導波路（４６．１，４６．２，４７．１，
４７．２）に結合されていることを特徴とする請求項５
記載の集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項７】 上記二つのグレーティングカプラ（３
５，３６）と上記記憶場所へのアクセス及びトラッキン
グエラー検出系（４４）とは上記光学記憶媒体（１１）
のトラックに垂直な直線に沿って配置され、上記第１の
グレーティングカプラ（３５）は上記フォーカシンググ
レーティングカプラ（３２）の一方の側に配置されると
ともに、上記第２のグレーティングカプラ（３６）は上
記フォーカシンググレーティングカプラ（３２）の他方
の側に配置され、上記第１及び第２のグレーティングカ
プラ（３５，３６）は上記フォーカシンググレーティン
グカプラ（３２）に対して等距離にあり、上記第１及び
第２のグレーティングカプラ（３５，３６）は、上記光
学記憶媒体（１１）がイントラックである時にほぼ同一
の光量を検出し、上記光学記憶媒体（１１）がイントラ
ックでない時に異なる光量を検出するように配置され、
上記二つのグレーティングカプラ（４０，４１）及び上
記フォーカシングエラー検出系（４５）の上記フォーカ
シンググレーティングカプラ（３３）は、上記フォーカ
シンググレーティングカプラ（３３）の一方の側に直線
に沿って配置され、上記二つのグレーティングカプラ（
４０，４１）は、上記光学記憶媒体（１１）がインフォ
ーカスである時にほぼ同一の光量を検出し、上記光学記
憶媒体（１１）がアウトオブフォーカスである時に異な
る光量を検出するように配置されていることを特徴とす
る請求項５または６記載の集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項８】 上記導波路ネットワーク（８３）は、
上記導波路ネットワーク（８３）の第１の導波路分岐を
介して記憶場所へのアクセス及びトラッキングエラー検
出系（４４）に導波される第１のビーム部分と、上記導
波路ネットワーク（８３）の第２及び第３の導波路分岐
（８４，８５）を介して粗及び精密フォーカシングエラ
ー検出系（８０）に導波される第２及び第３のビーム部
分との三つの別々のビーム部分に上記単一のビームを分
割することを特徴とする請求項１、２または３記載の集
積光学ヘッド構造体。 - 【請求項９】 上記記憶場所へのアクセス及びトラッ
キングエラー検出系（４４）は、上記導波路ネットワー
ク（８３）の上記第１の導波路分岐から出射される上記
第１のビーム部分を偏向させ、上記偏向された第１のビ
ーム部分が少なくとも部分的に反射される上記光学記憶
媒体（１１）の上記面（１２）上に上記偏向された第１
のビーム部分を集束させるためのフォーカシンググレー
ティングカプラ（３２）と、二つのグレーティングカプ
ラ（３５，３６）、二つの導波路（４６．１，４６．２
）及び二つの光検出器（３８，３９）とを有し、第１の
上記グレーティングカプラ（３５）は第１の上記導波路
（４６．１）を介して上記反射されたビーム部分の第１
の部分を第１の上記光検出器（３８）に結合し、第２の
上記グレーティングカプラ（３６）は第２の上記導波路
（４６．２）を介して上記反射されたビーム部分の第２
の部分を第２の上記光検出器（３９）に結合し、上記二
つの光検出器（３８，３９）は上記記憶場所へのアクセ
ス及びトラッキングエラー検出系（４４）の上記電気出
力信号を発生し、上記粗及び精密フォーカシングエラー
検出系（１１０）は、上記導波路ネットワーク（８３）
の上記第２の導波路分岐（８４）から出射される上記第
２のビーム部分を偏向させ、上記偏向された第２のビー
ム部分が少なくとも部分的に反射される上記光学記憶媒
体（１１）の上記面（１２）上に上記偏向された第２の
ビーム部分を集束させるためのフォーカシンググレーテ
ィングカプラ（３３）と、三つのグレーティングカプラ
（４０，４１，８２）、二つの導波路（４７．１，４７
．２）、一つの導波路分岐（８６）及び三つの光検出器
（４２，４３，８１）とを有し、第１の上記グレーティ
ングカプラ（４０）は第１の上記導波路（４７．１）を
介して上記反射されたビーム部分の第１の部分を第１の
上記光検出器（４２）に結合し、第２の上記グレーティ
ングカプラ（４１）は第２の上記導波路（４７．２）を
介して上記反射されたビーム部分の第２の部分を第２の
上記光検出器（４３）に結合し、上記二つの光検出器（
４２，４３）は上記粗フォーカシングエラー検出部の電
気出力信号を発生し、第３の上記グレーティングカプラ
（８２）は上記導波路ネットワーク（８３）の上記導波
路分岐（８６）を介して上記反射されたビーム部分の第
３の部分を第３の上記光検出器（８１）に結合し、上記
第３の光検出器（８１）において、上記反射されたビー
ム部分の上記第３の部分は、上記導波路ネットワーク（
８３）の上記第３の分岐（８５）を介して第３の上記光
検出器（８１）に供給される上記単一のビームの上記第
３のビーム部分と光学的に重畳され、両ビーム部分の上
記重畳は、上記精密フォーカシングエラー検出部の電気
出力信号を発生する第３の上記光検出器（８１）におい
て干渉パターンを形成することを特徴とする請求項８記
載の集積光学ヘッド構造体。 - 【請求項１０】 上記導波路ネットワーク（８３）の
上記第１及び第２の分岐はホーンフィードを介して上記
第１及び第２のフォーカシンググレーティングカプラ（
３２，３３）に結合され、全ての上記グレーティングカ
プラ（３５，３６，４０，４１，８２）はホーンフィー
ド（３７．１，３７．２，３７．３，３７．４，３７．
５）を介してそれらの関連する導波路（４６．１，４６
．２，４７．１，４７．２，８６）に結合されることを
特徴とする請求項９記載の集積光学ヘッド構造体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CH90810827.7 | 1990-10-30 | ||
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Publications (2)
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| JPH0743838B2 JPH0743838B2 (ja) | 1995-05-15 |
Family
ID=8205963
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (5)
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| JP (1) | JPH0743838B2 (ja) |
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