JPH04319543A - Optical information recording/reproducing device - Google Patents

Optical information recording/reproducing device

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JPH04319543A
JPH04319543A JP3088652A JP8865291A JPH04319543A JP H04319543 A JPH04319543 A JP H04319543A JP 3088652 A JP3088652 A JP 3088652A JP 8865291 A JP8865291 A JP 8865291A JP H04319543 A JPH04319543 A JP H04319543A
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JP
Japan
Prior art keywords
waveguide
optical
information recording
mirrors
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP3088652A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Misawa
成嘉 三澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Publication of JPH04319543A publication Critical patent/JPH04319543A/en
Priority to US08/188,944 priority patent/US5418765A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain the optical information recording/reproducing device provided with an optical pickup of a waveguide type for reducing a shift of a condensing point caused by a fluctuation of light source wavelength, and the influence exerted on a focus error signal by placing in parallel two pairs of waveguide mirrors of the same type. CONSTITUTION:An emitted light from a light source is condensed to an optical information recording medium through an optical system, and a reflected return light from the optical information recording medium is coupled to an optical waveguide layer 8 by a coupler 3. The coupled luminous flux is propagated into the optical waveguide layer 8, made incident on two waveguide concave mirrors 13a, 13b of the same type placed in parallel and divided into two. Subsequently, two luminous fluxes reflected and focused by the concave mirrors 13a, 13b are made incident on waveguide convex mirrors 14a, 14b and reflected, and photodetected by photodetectors 11a, 11b and 11c, 11d provided in a substrate 10. Accordingly, a shift of a condensing point caused by a fluctuation of light source wavelength and the influence exerted on a focus error signal are reduced.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光情報記録再生装置に
関し、特に、導波路型の光ピックアップを備えた光情報
記録再生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical information recording/reproducing apparatus, and more particularly to an optical information recording/reproducing apparatus equipped with a waveguide type optical pickup.

【0002】0002

【従来の技術】従来、画像信号や音声信号等の情報記録
媒体として光ディスクや光磁気ディスク等の光情報記録
媒体を用いる光情報記録再生装置が実用化されているが
、この光情報記録再生装置の光ピックアップとして、光
導波路(導波路素子)を用いたものがが提案されている
(例えば、特開昭63−61430号等)。ここで、図
5は従来の光導波路を用いた光ピックアップの一例を示
すものであって、以下この従来技術について説明する。 図5において、光源116 からの出射光115 はコ
リメータレンズ117 を通り透明基板123 を透過
し、対物レンズ118 を通って光ディスク113 上
の記録媒体面114に集光する。そして、記録媒体面1
14 からの反射戻り光115’は再び対物レンズ11
8 を通って集束され、透明基板123 上の2分割集
光グレーティングカプラー131,132に入射し、回
折によって透明基板123 上の光導波層122 に結
合する。この結合後については図7を参照して説明する
。 図7において、集光グレーティングカプラー131,1
32により2分割集束された光導波層122 中の2光
束115’は、合焦時において、フォトダイオードPD
1,PD2からなる光検知器124、及びフォトダイオ
ードPD3,PD4からなる光検知器125 の中心に
それぞれ集光するようになっている。そして、各光検知
器を構成するフォトダイオードPD1,PD2、及びP
D3,PD4の光出力をそれぞれA,B,C,Dとする
とき、焦点誤差信号ΔFは、 ΔF=(A+D)−(B+C) で与えられ、トラッキング誤差信号ΔTは、ΔT=(A
+B)−(C+D) で与えられ、記録信号Sは、 S=A+B+C+D で与えられる。次に、図6は従来技術による光ピックア
ップの別の例を示すものであって、図7に示す光ピック
アップは、図5の透明基板123 の代わりに不透明の
半導体基板150 を用いた例であり、この場合には、
光源116 からの出射光115 はコリメートレンズ
117 を透過した後、光導波層122 と基板150
 との界面で反射されて対物レンズ118 方向へ向い
、対物レンズ118 を通って光ディスク113上の記
録媒体面114 に集光されるようになっており、この
点が図5の例とは異なっているが、その他の構成は図5
に示したものと同様である。
2. Description of the Related Art Conventionally, optical information recording and reproducing apparatuses have been put into practical use that use optical information recording media such as optical disks and magneto-optical disks as information recording media for image signals, audio signals, etc. As an optical pickup, one using an optical waveguide (waveguide element) has been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-61430). Here, FIG. 5 shows an example of an optical pickup using a conventional optical waveguide, and this conventional technique will be explained below. In FIG. 5, emitted light 115 from a light source 116 passes through a collimator lens 117 , transmits through a transparent substrate 123 , passes through an objective lens 118 , and is focused on a recording medium surface 114 on an optical disk 113 . Then, recording medium side 1
The reflected return light 115' from 14 returns to the objective lens 11.
8 and enters the two-part condensing grating couplers 131 and 132 on the transparent substrate 123 , and is coupled to the optical waveguide layer 122 on the transparent substrate 123 by diffraction. The process after this combination will be explained with reference to FIG. In FIG. 7, the condensing grating coupler 131,1
The two beams 115' in the optical waveguide layer 122 that are divided into two parts and focused by the photodiode PD
The light is condensed at the center of a photodetector 124 consisting of photodiodes PD3 and PD2, and a photodetector 125 consisting of photodiodes PD3 and PD4, respectively. Then, photodiodes PD1, PD2, and P constituting each photodetector
When the optical outputs of D3 and PD4 are A, B, C, and D, respectively, the focus error signal ΔF is given by ΔF=(A+D)−(B+C), and the tracking error signal ΔT is given by ΔT=(A
+B)-(C+D), and the recording signal S is given as S=A+B+C+D. Next, FIG. 6 shows another example of an optical pickup according to the prior art, and the optical pickup shown in FIG. 7 is an example in which an opaque semiconductor substrate 150 is used instead of the transparent substrate 123 of FIG. , in this case,
The emitted light 115 from the light source 116 passes through the collimating lens 117 and then passes through the optical waveguide layer 122 and the substrate 150.
This is different from the example shown in FIG. However, the other configuration is shown in Figure 5.
This is the same as shown in .

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術による光ピックアップにおいては、光導波層122 
にカップリングした光の集束を集光グレーティングカプ
ラー131,132で行っている。このため光束の焦点
位置が光源116 の波長変動により大きく変動してし
まい、焦点誤差信号の検出が不可能になる。また、集光
グレーティングカプラー131,132が導波路カプラ
ーと導波路用集光光学系を兼ねているので、光学系配置
の自由度が小さい。本発明は上記事情に鑑みてなされた
ものであって、光源の波長変動に対してその影響が少な
く安定に動作する焦点位置検出手段を持つ導波路型の光
ピックアップを備えた光情報記録再生装置を提供するこ
とを目的とする。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the optical pickup according to the above-mentioned prior art, the optical waveguide layer 122
Convergence of the light coupled to is performed by condensing grating couplers 131 and 132. For this reason, the focal position of the light beam changes greatly due to wavelength fluctuations of the light source 116, making it impossible to detect a focus error signal. Moreover, since the condensing grating couplers 131 and 132 serve as both a waveguide coupler and a condensing optical system for the waveguide, the degree of freedom in arranging the optical system is small. The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an optical information recording and reproducing device equipped with a waveguide type optical pickup having a focal position detection means that is less affected by wavelength fluctuations of a light source and operates stably. The purpose is to provide

【0004】0004

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、請求項1記載の発明による光情報記録再生装置は、光
源と、その光源からの光を光情報記録媒体に集光する光
学系と、光情報記録媒体からの反射戻り光を光導波路に
結合するカプラーと、光導波路と、カプラーからの導波
光を集束する2組の導波路鏡の対と、2組の導波路鏡の
対からの光をそれぞれ受光する光検知器とを有する光ピ
ックアップを備え、上記2組の導波路鏡の対は同型で並
列して配置されており、且つ上記カプラー、光導波路、
導波路鏡、及び光検知器が基板上に一体的に形成されて
いることを特徴とする。また、請求項2記載の発明は、
上記光情報記録再生装置において、2組の導波路鏡の対
と、光検知器とによって、焦点位置検出信号、トラッキ
ング誤差信号、記録信号を同時に検出するようにしたこ
とを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an optical information recording/reproducing apparatus according to the invention as set forth in claim 1 includes a light source and an optical system that focuses light from the light source onto an optical information recording medium. , a coupler that couples the reflected return light from the optical information recording medium to the optical waveguide, an optical waveguide, two pairs of waveguide mirrors that focus the guided light from the coupler, and two pairs of waveguide mirrors. The two pairs of waveguide mirrors are of the same type and are arranged in parallel, and the coupler, the optical waveguide,
A feature is that the waveguide mirror and the photodetector are integrally formed on the substrate. Furthermore, the invention according to claim 2 is as follows:
The optical information recording and reproducing apparatus described above is characterized in that a focal position detection signal, a tracking error signal, and a recording signal are simultaneously detected by two pairs of waveguide mirrors and a photodetector.

【0005】[0005]

【作用】本発明の光情報記録再生装置においては、光源
からの出射光は光学系を介して光情報記録媒体に集光さ
れ、光情報記録媒体からの反射戻り光はカプラーによっ
て光導波路に結合される。そしてカプラーからの導波光
は同型で並列して配置された2組の導波路鏡の対により
2分割集光され、それぞれ光検知器に受光される。した
がって、本発明の光情報記録再生装置においては、従来
技術の集光グレーティングカプラーを用いた場合と比べ
て、光源波長の変動による集光点のずれ及びそれによる
焦点誤差信号への影響が低減される。
[Operation] In the optical information recording/reproducing device of the present invention, the light emitted from the light source is focused on the optical information recording medium via the optical system, and the reflected return light from the optical information recording medium is coupled to the optical waveguide by the coupler. be done. The guided light from the coupler is divided into two parts and focused by two pairs of waveguide mirrors of the same type and arranged in parallel, and each light is received by a photodetector. Therefore, in the optical information recording and reproducing apparatus of the present invention, the shift of the focal point due to fluctuations in the light source wavelength and its influence on the focus error signal are reduced compared to the case where the conventional condensing grating coupler is used. Ru.

【0006】尚、光源からの出射光を光学系を介して光
情報記録媒体に集光し、光情報記録媒体からの反射戻り
光をカプラーにより光導波路に結合し、カプラーからの
導波光を2組の導波路光学系により2分割集光し、2組
の光検知器で受光して焦点誤差信号、トラッキング誤差
信号、記録信号を検出する技術に関しては本発明者らに
よって既に提案されているが(例えば、特願平2−17
6728号)、この先願技術では2組の導波路光学系が
中心対称に配置されているため、導波路光学系の作製時
における位置ずれが対称的におきるため、これによる焦
点位置ずれも対照的に生じてしまう。このため2光束の
焦点位置間隔が導波路光学系の位置ずれにより大きく変
化し、焦点誤差信号検出時にオフセットが生じる可能性
がある。これに対して本発明では、導波路光学系として
2組の導波路鏡の対が同型で並列に配置されているため
、導波路鏡の作製位置の誤差により生じる2光束の焦点
間距離の変化が、上記先願技術の中心対称な光学系配置
に比べて変化しにくい。このため、焦点誤差信号検出時
におけるオフセットが先願技術と比べて少なくなり、作
製位置の誤差の許容度を大きく取ることができる。
[0006] Incidentally, the light emitted from the light source is focused on an optical information recording medium via an optical system, and the reflected return light from the optical information recording medium is coupled to an optical waveguide by a coupler. The present inventors have already proposed a technique for condensing light into two parts using a set of waveguide optical systems, receiving the light using two sets of photodetectors, and detecting a focus error signal, a tracking error signal, and a recording signal. (For example, Japanese Patent Application Hei 2-17
No. 6728), in this prior art, two sets of waveguide optical systems are arranged symmetrically with respect to the center, so the positional shift during the fabrication of the waveguide optical system occurs symmetrically, so the focal position shift due to this is also contrasting. This will occur. Therefore, the distance between the focal positions of the two light beams changes greatly due to the positional shift of the waveguide optical system, and an offset may occur when detecting the focus error signal. On the other hand, in the present invention, two pairs of waveguide mirrors are of the same type and arranged in parallel as a waveguide optical system, so the change in the focal distance of the two light beams caused by the error in the manufacturing position of the waveguide mirrors However, it is difficult to change compared to the center-symmetrical optical system arrangement of the prior art. Therefore, the offset when detecting the focus error signal is smaller than in the prior art, and the tolerance for manufacturing position errors can be increased.

【0007】[0007]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。図1及び図3は本発明の第1の実施
例を示す光ピックアップの平面図及び側面図である。図
1及び図3において、光源1からの出射光は、コリメー
トレンズ2により平行光に変換され、台形プリズムカプ
ラー3に入射する。そしてプリズムカプラー3の底面で
反射された光は、対物レンズ4により光情報記録媒体た
る光ディスク5の記録媒体層6上に集光される。そして
記録媒体層6からの反射戻り光は、再び対物レンズ4を
通り、台形プリズムカプラー3に再び入射する。ここで
戻り光の一部がギャップ層7を通って光導波層8に結合
される。結合した光束は、光導波層8中を伝搬し、並列
配置された2つの導波路凹面鏡13a,13bに入射し
、2分割される。そして導波路凹面鏡13a,13bで
反射、集束された2光束は、次に導波路凸面鏡14a,
14bにそれぞれ入射して反射され、基板10中に設け
られた光検知器11a,11b及び11c,11dに受
光される。尚、光検知器11a,11b、及び光検知器
11c,11dは、それぞれ合焦時に光束が中間に集光
するように各光学素子の配置がなされている。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 3 are a plan view and a side view of an optical pickup showing a first embodiment of the present invention. In FIGS. 1 and 3, light emitted from a light source 1 is converted into parallel light by a collimating lens 2, and enters a trapezoidal prism coupler 3. The light reflected from the bottom surface of the prism coupler 3 is focused by an objective lens 4 onto a recording medium layer 6 of an optical disk 5, which is an optical information recording medium. Then, the reflected return light from the recording medium layer 6 passes through the objective lens 4 again and enters the trapezoidal prism coupler 3 again. Here, a part of the returned light passes through the gap layer 7 and is coupled to the optical waveguide layer 8 . The combined light beam propagates through the optical waveguide layer 8, enters two waveguide concave mirrors 13a and 13b arranged in parallel, and is split into two. The two light beams reflected and focused by the waveguide concave mirrors 13a and 13b are then reflected by the waveguide convex mirrors 14a and 13b.
14b and are reflected, and are received by photodetectors 11a, 11b and 11c, 11d provided in substrate 10. The optical elements of the photodetectors 11a, 11b and the photodetectors 11c, 11d are arranged so that the light beams are converged in the middle when in focus.

【0008】ここで、光源1としては、半導体レーザ、
各種固体,気体レーザ等や、SHG光源及びLED等の
空間コヒーレンス,時間コヒーレンスの良いものが望ま
しい。また、コリメートレンズ2及び対物レンズ4につ
いては、通常型のレンズとなっているが、非球面レンズ
、フレネルレンズ、分布屈折率レンズ、その他のレンズ
、及びそれらの組合せでもよい。また、プリズムカプラ
ー3は台形プリズムカプラーとしているが、三角プリズ
ムカプラーでもよい。導波路素子12については、基板
10として、Si,GaAs等の半導体基板を用いてい
る。しかしその他に、ガラス,セラミックス,誘電体結
晶,プラスチック,樹脂等の有機材料等が考えられる。 光導波層8及びバッファ層9については、光源波長に対
して透明な材料を、蒸着,スパッタリング,CVD,塗
布,酸化,拡散等の方法で形成したもので、バッファ層
9の屈折率は光導波層8よりも低くする必要がある。ま
た基板10が透明な材料の場合や、基板10の吸収によ
る損失を考えなければ、バッファ層9は必要でない。ギ
ャップ層7は空気層あるいは他の透明材料で充填されて
いてもよいが、屈折率は台形プリズムカプラー3や光導
波層8より小さくなければならない。また、台形プリズ
ムカプラー3の屈折率は、光導波層8の屈折率より高く
する必要がある。また、台形プリズムカプラーの代わり
にグレーティングカプラーも同様に用いることができる
Here, as the light source 1, a semiconductor laser,
It is desirable to use various solid-state and gas lasers, SHG light sources, LEDs, and other devices with good spatial coherence and temporal coherence. Further, although the collimating lens 2 and the objective lens 4 are normal lenses, they may be an aspheric lens, a Fresnel lens, a distributed refractive index lens, other lenses, or a combination thereof. Furthermore, although the prism coupler 3 is a trapezoidal prism coupler, it may also be a triangular prism coupler. As for the waveguide element 12, a semiconductor substrate such as Si or GaAs is used as the substrate 10. However, other organic materials such as glass, ceramics, dielectric crystals, plastics, and resins can be considered. The optical waveguide layer 8 and the buffer layer 9 are made of a material transparent to the light source wavelength by methods such as vapor deposition, sputtering, CVD, coating, oxidation, and diffusion, and the refractive index of the buffer layer 9 is the same as the optical waveguide. It needs to be lower than layer 8. Furthermore, if the substrate 10 is made of a transparent material, or if loss due to absorption by the substrate 10 is not considered, the buffer layer 9 is not necessary. The gap layer 7 may be filled with an air layer or other transparent material, but its refractive index must be lower than that of the trapezoidal prism coupler 3 and the optical waveguide layer 8. Further, the refractive index of the trapezoidal prism coupler 3 needs to be higher than the refractive index of the optical waveguide layer 8. Furthermore, a grating coupler can be used in place of the trapezoidal prism coupler.

【0009】次に、導波路凹面鏡13a,13b及び導
波路凸面鏡14a,14bについては、ドライ,ウェッ
ト等のエッチングや、切削,イオンシーリング等の方法
で、光導波層8のみあるいはバッファ層9の一部を含め
て除去するか、低屈折率材料を拡散する等の方法で形成
することができる。尚、除去して形成した場合、直接空
気層に接していても、端面を反射率の高い金属等でコー
トしたり、低屈折率材料を充填してもよい。また、図3
では、導波路凹面鏡13a,13b及び導波路凸面鏡1
4a,14bの端面は、光導波層8に対して垂直になっ
ているが、斜めでもよく、横に寝たテーパ状になってい
てもよい。また、光検知器11a,11b及び11c,
11dについては、不純物拡散、イオン注入等により作
製したフォトダイオードの例を示しているが、これはシ
ョトキー型フォトダイオードでもよい。また、基板10
が半導体基板でない場合は、α−Siフォトダイオード
等が適用できる。
Next, for the waveguide concave mirrors 13a, 13b and the waveguide convex mirrors 14a, 14b, only the optical waveguide layer 8 or part of the buffer layer 9 is removed by dry or wet etching, cutting, ion sealing, etc. It can be formed by removing the entire portion, or by diffusing a low refractive index material. In addition, when forming by removing, even if the end face is in direct contact with the air layer, the end face may be coated with a high reflectance metal or the like, or may be filled with a low refractive index material. Also, Figure 3
Now, the waveguide concave mirrors 13a and 13b and the waveguide convex mirror 1
The end faces of 4a and 14b are perpendicular to the optical waveguide layer 8, but may be oblique or tapered laterally. Moreover, the photodetectors 11a, 11b and 11c,
Regarding 11d, an example of a photodiode manufactured by impurity diffusion, ion implantation, etc. is shown, but this may also be a Schottky type photodiode. In addition, the substrate 10
If the substrate is not a semiconductor substrate, an α-Si photodiode or the like can be applied.

【0010】次に図1で明らかなように、本発明の構成
では、2組の導波路鏡の対は同型で並列して配置されて
いる、すなわち、一つの組の導波路凹面鏡13a と導
波路凸面鏡14a との位置関係は、他の組の導波路凹
面鏡13b と導波路凸面鏡14b との位置関係に等
しく配置されていることが特徴である。このため、各導
波路鏡への入射光束が平行光束の場合は、同じ光学系が
2組あるため、エッチング等の作製誤差による集光性能
の変化等が2組で同じようにおきるため、2光束の焦点
間の距離が変化しにくい特徴がある。
Next, as is clear from FIG. 1, in the configuration of the present invention, the two pairs of waveguide mirrors are of the same type and are arranged in parallel, that is, one pair of waveguide concave mirror 13a A feature is that the positional relationship with the waveguide convex mirror 14a is equal to the positional relationship with the waveguide concave mirror 13b and the waveguide convex mirror 14b of the other set. Therefore, if the incident light beam to each waveguide mirror is a parallel light beam, there are two sets of the same optical system, and changes in light focusing performance due to manufacturing errors such as etching will occur in the same way for the two sets. It has the characteristic that the distance between the focal points of the light beam does not easily change.

【0011】次に、上記構成の光ピックアップによる各
種の信号検出法について述べる。先ず、図1に示したよ
うに、対物レンズ4に対して、光ディスク5の記録媒体
層6が適正な位置(合焦位置)にある場合に、導波路素
子12の光導波層8中で集束する2光束が光検知器11
a,11b及び11c,11dのそれぞれ中間に集光す
るように台形プリズムカプラー3、導波路凹面鏡13a
,13b、導波路凸面鏡14a,14b、及び光検知器
11a,11b,11c,11dが配置されているもの
とする。ここで、光ディスク5の記録媒体層6が対物レ
ンズ4の合焦位置より対物レンズ4に対して遠ざかった
場合、導波路素子12に入射する光束は集束ぎみとなり
、導波路凹面鏡13a,13b及び導波路凸面鏡14a
,14bにより分離された光導波層8中の2光束の焦点
位置は、光検知器11a,11b,11c,11dより
手前になる。ここで、光検知器11a,11b及び11
c,11dの光出力をそれぞれA,B,C,Dとすると
、B>AかつC>Dとなる。 従って焦点誤差信号ΔFを、 ΔF=(A+D)−(B+C) とするとき、ΔF<0となる。 また、対物レンズ4の合焦位置より、記録媒体層6が対
物レンズ4側に近づいた場合、導波路素子12に入射す
る光束は発散ぎみになり、導波路凹面鏡13a,13b
及び導波路凸面鏡14a,14bにより分離された光導
波層8中の2光束の焦点位置は光検知器11a,11b
,11c,11dの端面より後方になり、A>BかつD
>Cとなる。このため、焦点誤差信号はΔF>0となる
。また、図1に示す合焦時の時は、A=BかつC=Dと
なるように調節してあるため、ΔF=0となる。従って
、ΔFの正負を図7に示したものと同様な回路により検
出し、これを制御装置にフィードバックし、ΔF=0と
なるように対物レンズ4の位置をアクチュエータ(図示
せず)により調整するか、あるいは光ピックアップ全体
の位置をアクチュエータ(図示せず)により調整するこ
とにより、オートフォーカシングが可能になる。
Next, various signal detection methods using the optical pickup having the above configuration will be described. First, as shown in FIG. The two luminous fluxes are detected by the photodetector 11.
a, 11b and 11c, 11d, a trapezoidal prism coupler 3, a waveguide concave mirror 13a
, 13b, waveguide convex mirrors 14a, 14b, and photodetectors 11a, 11b, 11c, 11d are arranged. Here, when the recording medium layer 6 of the optical disk 5 moves away from the focus position of the objective lens 4 with respect to the objective lens 4, the light beam incident on the waveguide element 12 becomes almost convergent, and the waveguide concave mirrors 13a, 13b and the guide Wave path convex mirror 14a
, 14b in the optical waveguide layer 8 are located in front of the photodetectors 11a, 11b, 11c, and 11d. Here, the photodetectors 11a, 11b and 11
Letting the optical outputs of c and 11d be A, B, C, and D, respectively, B>A and C>D. Therefore, when the focus error signal ΔF is set as ΔF=(A+D)−(B+C), ΔF<0. Further, when the recording medium layer 6 approaches the objective lens 4 side from the focal position of the objective lens 4, the light beam incident on the waveguide element 12 becomes almost divergent, and the waveguide concave mirrors 13a, 13b
The focal positions of the two light beams in the optical waveguide layer 8 separated by the waveguide convex mirrors 14a and 14b are located at the photodetectors 11a and 11b.
, 11c, 11d, and A>B and D
>C. Therefore, the focus error signal becomes ΔF>0. Further, at the time of focusing shown in FIG. 1, the adjustment is made so that A=B and C=D, so ΔF=0. Therefore, the positive/negative of ΔF is detected by a circuit similar to that shown in FIG. 7, this is fed back to the control device, and the position of the objective lens 4 is adjusted by an actuator (not shown) so that ΔF=0. Alternatively, autofocusing becomes possible by adjusting the position of the entire optical pickup using an actuator (not shown).

【0012】次に、トラッキング誤差信号ΔTを、ΔT
=(A+B)−(C+D) とすると、プッシュプル法等により、ΔTの正負を検出
し、これを制御装置にフィードバックし、ΔT=0とな
るように対物レンズ4あるいは光ピックアップ全体をア
クチュエータ(図示せず)等により調整することで、オ
ートトラッキングが可能になる。次に、記録信号Sは、
S=A+B+C+D とすることにより検出できる。
Next, the tracking error signal ΔT is expressed as ΔT
= (A+B) - (C+D) Then, the positive or negative of ΔT is detected by the push-pull method, etc., this is fed back to the control device, and the objective lens 4 or the entire optical pickup is controlled by the actuator (Fig. (not shown) etc., auto-tracking becomes possible. Next, the recording signal S is
It can be detected by setting S=A+B+C+D.

【0013】以上、信号検出法について説明したが、前
述したように、本発明においては2組の同型の導波路光
学系(導波路凹面鏡13a,13b及び導波路凸面鏡1
4a,14b)が並列に配置されているため、2光束の
焦点位置の作製誤差によるずれは、同じ光学系のためほ
ぼ同程度、同方向と考えられ、2光束の焦点間の距離の
作製誤差による変化が少ないと考えられる。このため、
焦点誤差信号の検出時における合焦時のオフセッット(
原点位置ずれ誤差)を少なくすることができる。次に本
実施例の特徴について述べると、本実施例では、第1の
鏡に導波路凹面鏡13a,13bを用い、第2の鏡に導
波路凸面鏡14a,14bを用いているため、光学系と
しては、光学系から焦点位置までの距離に比べ焦点距離
が長くなる望遠構成となる。このため、光学系の長さに
対して焦点距離が長くとれるため、同じ対物レンズを用
い、同じ大きさの従来構成の光学系と比べた場合、焦点
位置検出感度を高くとることができる。
The signal detection method has been explained above, but as mentioned above, in the present invention, two sets of waveguide optical systems of the same type (waveguide concave mirrors 13a and 13b and waveguide convex mirror 1) are used.
4a and 14b) are arranged in parallel, the deviation due to manufacturing errors in the focal positions of the two light beams is considered to be approximately the same degree and in the same direction because they are the same optical system, and the manufacturing error in the distance between the focal points of the two light beams is considered to be the same. It is thought that there is little change due to For this reason,
Offset when focusing when detecting focus error signal (
(origin position deviation error) can be reduced. Next, to describe the features of this embodiment, in this embodiment, waveguide concave mirrors 13a and 13b are used as the first mirror, and waveguide convex mirrors 14a and 14b are used as the second mirror, so that the optical system is has a telephoto configuration in which the focal length is longer than the distance from the optical system to the focal position. Therefore, since the focal length can be long relative to the length of the optical system, the focus position detection sensitivity can be increased when compared with an optical system of the same size and conventional configuration using the same objective lens.

【0014】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。ここで、図2及び図4は本発明の第2の実施例を
示す光ピックアップの平面図及び側面図である。図2に
示す平面的構成は図1に示したものに近いが、この実施
例の場合、導波路凸面鏡13a’,13b’を最初に配
置し、次に導波路凹面鏡14a’,14b’を配置して
いる。この構成は、コマ収差の低減に効果があり、焦点
スポット径の入射角変化が少なく、より安定して焦点誤
差信号を検出することができる。尚、2組の同型の導波
路鏡の組合せであることは図1と同様である。その他、
この実施例の場合は、図1,図3に示した台形プリズム
カプラーの代わりに、グレーティングカプラー3’を用
いている。
Next, a second embodiment of the present invention will be explained. Here, FIGS. 2 and 4 are a plan view and a side view of an optical pickup showing a second embodiment of the present invention. The planar configuration shown in FIG. 2 is similar to that shown in FIG. 1, but in the case of this embodiment, the waveguide convex mirrors 13a' and 13b' are arranged first, and then the waveguide concave mirrors 14a' and 14b' are arranged. are doing. This configuration is effective in reducing coma aberration, has little change in the incident angle of the focal spot diameter, and can detect the focus error signal more stably. Note that, as in FIG. 1, this is a combination of two sets of waveguide mirrors of the same type. others,
In this embodiment, a grating coupler 3' is used instead of the trapezoidal prism coupler shown in FIGS. 1 and 3.

【0015】また、図4に示すように、基板10として
は透明基板を用いており、光源1からの光はコリメート
レンズ2で平行光束とされた後、基板10の下側から導
波路素子12を透過し、対物レンズ4により光ディスク
5の記録媒体6上に集光される。そして、記録媒体6か
らの反射戻り光は、グレーティングカプラー3’により
光導波層8に結合される。また、光検知器11a,11
b,11c,11dとしては、装荷型のα−Siフォト
ダイオードを用いている。尚、この実施例の場合、ギャ
ップ層7、バッファ層9は必要ない。また、各種信号検
出方法は、図1、図3の実施例と同様であり、各素子の
作製方法も同様である。また、グレーティングカプラー
3’については、図示の例では等間隔装荷型の例を示し
ているが、不等間隔曲線状でもよく、また、ブレーズ型
、体積位相型も適用可能である。
Further, as shown in FIG. 4, a transparent substrate is used as the substrate 10, and the light from the light source 1 is collimated into a parallel beam by the collimating lens 2, and then is passed through the waveguide element 12 from the bottom of the substrate 10. , and is focused onto the recording medium 6 of the optical disk 5 by the objective lens 4. Then, the reflected return light from the recording medium 6 is coupled to the optical waveguide layer 8 by the grating coupler 3'. In addition, the photodetectors 11a, 11
As b, 11c, and 11d, loaded α-Si photodiodes are used. Incidentally, in the case of this embodiment, the gap layer 7 and the buffer layer 9 are not necessary. Further, various signal detection methods are the same as those in the embodiments shown in FIGS. 1 and 3, and the manufacturing method of each element is also the same. Regarding the grating coupler 3', although the illustrated example shows an example of an evenly spaced loading type, it may have an unevenly spaced curved shape, and a blaze type and volume phase type are also applicable.

【0016】尚、図1,図2の各実施例では導波路凸面
鏡(13a’,13b’あるいは14a,14b)が使
われているが、実際にはこれらは直線の導波路鏡(導波
路平面鏡)でもよく、またこれらを導波路凹面鏡として
もよい。すなわち、2組の導波路鏡の対は、導波路凹面
鏡同志、あるいは対のどちらかが直線状の導波路鏡であ
ってもよい。さらに、光検知器11a,11b及び11
c,11dは、並列型の1対のフォトダイオードが2組
となっているが、一方が光束を遮るように配置し、残り
の光束を他方が受ける形にしてもよい。但し、2組は同
じ配置であることが望ましい。
Although waveguide convex mirrors (13a', 13b' or 14a, 14b) are used in each of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, in reality these are straight waveguide mirrors (waveguide plane mirrors). ), or these may be used as waveguide concave mirrors. That is, the two pairs of waveguide mirrors may be concave waveguide mirrors, or one of the pair may be a straight waveguide mirror. Furthermore, the photodetectors 11a, 11b and 11
Although c and 11d are two parallel-type photodiodes, one may be arranged so as to block the light flux, and the other may receive the remaining light flux. However, it is desirable that the two sets have the same arrangement.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の光
情報記録再生装置においては、光源からの出射光は光学
系を介して光情報記録媒体に集光され、光情報記録媒体
からの反射戻り光はカプラーによって光導波路に結合さ
れ、そしてカプラーからの導波光は同型で並列して配置
された2組の導波路鏡の対により2分割集光され、それ
ぞれ光検知器に受光される構成のため、従来技術の集光
グレーティングカプラーを用いた場合と比べて、光源波
長の変動による集光点のずれ及びそれによる焦点誤差信
号への影響を低減でき、信号の低ノイズ化が期待できる
。また、導波路光学系として2組の導波路鏡の対が同型
で並列に配置されている構成のため、導波路鏡作製位置
の誤差により生じる2光束の焦点間距離の変化が前述の
先願技術のような中心対称な光学系配置に比べて変化し
にくく、このため焦点誤差信号検出時におけるオフセッ
トが先願技術と比べて少なくなり、作製位置の誤差の許
容度を大きく取ることができ、装置の低コスト化が図れ
る。また、カプラー、光導波路、導波路鏡、及び光検知
器が基板上に一体的に形成されているため、光ピックア
ップ部のコンパクト化を図ることができる。また、請求
項2記載の発明のように、2組の導波路鏡の対と、光検
知器とによって、焦点位置検出信号と、トラッキング誤
差信号、記録信号を同時に検出できるようにすれば、低
ノイズ化された光ピックアップ、及び作製誤差に対する
許容度が大きく低コスト化が可能な光ピックアップを備
えた光情報記録再生装置が実現できる。
As explained above, in the optical information recording and reproducing apparatus according to claim 1, the light emitted from the light source is focused on the optical information recording medium through the optical system, and the light emitted from the optical information recording medium is The reflected return light is coupled to the optical waveguide by a coupler, and the guided light from the coupler is divided into two parts and focused by two pairs of waveguide mirrors of the same type and arranged in parallel, and each light is received by a photodetector. Because of its configuration, compared to the case of using conventional focusing grating couplers, it is possible to reduce the shift of the focusing point due to fluctuations in the light source wavelength and its effect on the focus error signal, and it is expected to reduce signal noise. . In addition, because the waveguide optical system has a configuration in which two pairs of waveguide mirrors are of the same type and are arranged in parallel, changes in the focal length of the two light beams caused by errors in the manufacturing position of the waveguide mirrors may occur in the prior patent application mentioned above. It is less likely to change compared to the center-symmetrical optical system arrangement like the technology, and therefore the offset when detecting the focus error signal is smaller than the prior technology, allowing for greater tolerance for errors in the manufacturing position. The cost of the device can be reduced. Furthermore, since the coupler, optical waveguide, waveguide mirror, and photodetector are integrally formed on the substrate, the optical pickup section can be made more compact. In addition, as in the invention as claimed in claim 2, if the focal position detection signal, the tracking error signal, and the recording signal can be detected simultaneously by the two pairs of waveguide mirrors and the photodetector, it is possible to reduce the It is possible to realize an optical information recording and reproducing device that includes an optical pickup with noise and an optical pickup that has a high tolerance to manufacturing errors and can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の第1の実施例を示す光ピックアップの
平面図である。
FIG. 1 is a plan view of an optical pickup showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を示す光ピックアップの
平面図である。
FIG. 2 is a plan view of an optical pickup showing a second embodiment of the invention.

【図3】本発明の第1の実施例を示す光ピックアップの
側面図である。
FIG. 3 is a side view of an optical pickup showing a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例を示す光ピックアップの
側面図である。
FIG. 4 is a side view of an optical pickup showing a second embodiment of the present invention.

【図5】従来技術の一例を示す光ピックアップの側面図
である。
FIG. 5 is a side view of an optical pickup showing an example of the prior art.

【図6】従来技術の別の例を示す光ピックアップの側面
図である。
FIG. 6 is a side view of an optical pickup showing another example of the prior art.

【図7】従来技術による光ピックアップの導波路素子部
の平面構成例と信号検出回路の一例を示す概略図である
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a planar configuration of a waveguide element section of an optical pickup and an example of a signal detection circuit according to the prior art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ・・・光源 2 ・・・コリメートレンズ 3 ・・・プリズムカプラー 3’・・・グレーティングカプラー 4 ・・・対物レンズ 5 ・・・光ディスク 6 ・・・記録媒体層 8 ・・・光導波層 10 ・・・導波路素子 11a,11b,11c,11d ・・・光検知器12
 ・・・基板
1... Light source 2... Collimating lens 3... Prism coupler 3'... Grating coupler 4... Objective lens 5... Optical disc 6... Recording medium layer 8... Optical waveguide layer 10 ... Waveguide elements 11a, 11b, 11c, 11d ... Photodetector 12
···substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光源と、その光源からの光を光情報記録媒
体に集光する光学系と、光情報記録媒体からの反射戻り
光を光導波路に結合するカプラーと、光導波路と、カプ
ラーからの導波光を集束する2組の導波路鏡の対と、2
組の導波路鏡の対からの光をそれぞれ受光する光検知器
とを有する光ピックアップを備え、上記2組の導波路鏡
の対は同型で並列して配置されており、且つ上記カプラ
ー、光導波路、導波路鏡、及び光検知器が基板上に一体
的に形成されていることを特徴とする光情報記録再生装
置。
Claim 1: A light source, an optical system that focuses light from the light source onto an optical information recording medium, a coupler that couples reflected return light from the optical information recording medium to an optical waveguide, an optical waveguide, and a coupler. two pairs of waveguide mirrors that focus the guided light of;
an optical pickup having a photodetector that receives light from each pair of waveguide mirrors; the two pairs of waveguide mirrors are of the same type and are arranged in parallel; An optical information recording/reproducing device characterized in that a waveguide, a waveguide mirror, and a photodetector are integrally formed on a substrate.
【請求項2】請求項1記載の光情報記録再生装置におい
て、2組の導波路鏡の対と、光検知器とによって、焦点
位置検出信号、トラッキング誤差信号、記録信号を同時
に検出するようにしたことを特徴とする光情報記録再生
装置。
2. The optical information recording and reproducing apparatus according to claim 1, wherein a focus position detection signal, a tracking error signal, and a recording signal are simultaneously detected by two pairs of waveguide mirrors and a photodetector. An optical information recording/reproducing device characterized by:
JP3088652A 1991-04-19 1991-04-19 Optical information recording/reproducing device Pending JPH04319543A (en)

Priority Applications (2)

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JP3088652A JPH04319543A (en) 1991-04-19 1991-04-19 Optical information recording/reproducing device
US08/188,944 US5418765A (en) 1991-04-19 1994-01-27 Apparatus for recording and reproducing optical information having an optical waveguide

Applications Claiming Priority (1)

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