JPH0453007B2 - - Google Patents
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- JPH0453007B2 JPH0453007B2 JP60075877A JP7587785A JPH0453007B2 JP H0453007 B2 JPH0453007 B2 JP H0453007B2 JP 60075877 A JP60075877 A JP 60075877A JP 7587785 A JP7587785 A JP 7587785A JP H0453007 B2 JPH0453007 B2 JP H0453007B2
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は光デイスクなどの情報記録媒体から
情報を読出し、或は書込む光ヘツドの焦点誤差検
出装置に関するもので、特に光導波路を用いた光
ヘツドの焦点誤差検出装置に関するものである。
情報を読出し、或は書込む光ヘツドの焦点誤差検
出装置に関するもので、特に光導波路を用いた光
ヘツドの焦点誤差検出装置に関するものである。
［従来の技術］
第１６図ａ，ｂは特開昭58−130448号に示され
た従来の光導波路を用いた光ピツクアツプの構成
図である。図において、１は半導体レーザなどの
発光源、２は基板３上に形成された薄膜光導波路
で、上記発光源１から射出され光導波路２中を伝
搬する導波光は第１の回折格子５により空間中に
取出されて集光点６に集光される。７は光デイス
クなどの情報記録媒体、８はこの情報記録媒体７
の情報記録面９からの、反射光を光検知器１０に
導くため基板３の裏面に設けられた第２の回折格
子、１１は収束球面波である。
た従来の光導波路を用いた光ピツクアツプの構成
図である。図において、１は半導体レーザなどの
発光源、２は基板３上に形成された薄膜光導波路
で、上記発光源１から射出され光導波路２中を伝
搬する導波光は第１の回折格子５により空間中に
取出されて集光点６に集光される。７は光デイス
クなどの情報記録媒体、８はこの情報記録媒体７
の情報記録面９からの、反射光を光検知器１０に
導くため基板３の裏面に設けられた第２の回折格
子、１１は収束球面波である。
上記第１の回折格子５は、薄膜光導波路２の伝
搬する導波光４を集光点６に収束する球面波１１
に変換するもので、この回折格子５のパターンは
薄膜光導波路２上での導波光４の位相と同じ光導
波路２上での収束球面波１１の位相の差から求め
られる。この回折格子５はその働きから集光グレ
ーデイングカツプラ（focusing grating
coupler：FGC）と名付けれており、Heitmann
等により“Calculation and Experimental
Verification of Two−Dimensional Focusing
Grating Coupler”，IEEE Journal of Quantum
Electronics，QE−17，PP1257〜1263（1981）に、
又、松岡、栖原、西原、小山により“電子ビーム
描画作製による集光グレーテイングカツプラ”電
子通信学会研究会報告MW83−88，PP47〜54
（1983）に報告されている。そして、情報記録面
９から反射された光の一部は薄膜光導波路２、基
板３を通過し、基板裏面に到達する。基板裏面に
設けられた第２の回折格子８は円筒レンズと収束
レンズの働きを合わせもつもので、透過波面に非
点収差を生じさせる。この回折格子レンズについ
ては特開昭58−130448号の著者らが応用物理学会
講演会予稿、26p−ｓ−５，P.170（1983秋）で報
告している。図において、非点収差をもつた反射
光１２は光検知器１０に導かれ、非点収差法によ
り焦点誤差検出、および、ビーム２分割によるブ
ツシユプル法によりトラツキング誤差検出が可能
である。
搬する導波光４を集光点６に収束する球面波１１
に変換するもので、この回折格子５のパターンは
薄膜光導波路２上での導波光４の位相と同じ光導
波路２上での収束球面波１１の位相の差から求め
られる。この回折格子５はその働きから集光グレ
ーデイングカツプラ（focusing grating
coupler：FGC）と名付けれており、Heitmann
等により“Calculation and Experimental
Verification of Two−Dimensional Focusing
Grating Coupler”，IEEE Journal of Quantum
Electronics，QE−17，PP1257〜1263（1981）に、
又、松岡、栖原、西原、小山により“電子ビーム
描画作製による集光グレーテイングカツプラ”電
子通信学会研究会報告MW83−88，PP47〜54
（1983）に報告されている。そして、情報記録面
９から反射された光の一部は薄膜光導波路２、基
板３を通過し、基板裏面に到達する。基板裏面に
設けられた第２の回折格子８は円筒レンズと収束
レンズの働きを合わせもつもので、透過波面に非
点収差を生じさせる。この回折格子レンズについ
ては特開昭58−130448号の著者らが応用物理学会
講演会予稿、26p−ｓ−５，P.170（1983秋）で報
告している。図において、非点収差をもつた反射
光１２は光検知器１０に導かれ、非点収差法によ
り焦点誤差検出、および、ビーム２分割によるブ
ツシユプル法によりトラツキング誤差検出が可能
である。
［発明が解決しようとする問題点］
しかるに第１６図に示した光ヘツドでは焦点誤
差検出、トラツキング誤差検出のための反射光の
処理が光導波路２外の空間的に離れた光検知器１
０で行われる構成であるため、光検知器１０の３
軸調整が必要で、又、光ヘツドが小型化できない
という欠点を有していた。
差検出、トラツキング誤差検出のための反射光の
処理が光導波路２外の空間的に離れた光検知器１
０で行われる構成であるため、光検知器１０の３
軸調整が必要で、又、光ヘツドが小型化できない
という欠点を有していた。
この発明はかかる問題点を解決するためになさ
れたものであり、焦点誤差検出のための検知器の
位置調整を容易とし、光ヘツドの小型化、薄型化
を図り、光導波路を用いた光ヘツドに適すると共
に、特に情報記録面からの反射光のビーム断面内
に強度分布の変動が生じた場合であつても正しい
焦点誤差信号を得ることができる焦点誤差検出装
置を提供することを目的とする。
れたものであり、焦点誤差検出のための検知器の
位置調整を容易とし、光ヘツドの小型化、薄型化
を図り、光導波路を用いた光ヘツドに適すると共
に、特に情報記録面からの反射光のビーム断面内
に強度分布の変動が生じた場合であつても正しい
焦点誤差信号を得ることができる焦点誤差検出装
置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この発明に係る焦点誤差検出装置は、集光用の
回折格子により集光された光の集光点の情報記録
面に対する上下相対変位位置に応じ、薄膜光導波
路の表裏面に相対向して設けられた２個の受光用
回折格子のいずれかにより上記情報記録面からの
反射光が最高の変換効率で導波光に変換され、こ
の導波光に基づき上記薄膜光導波路に設けられた
光検知器にて焦点誤差検出を行なう構成である。
回折格子により集光された光の集光点の情報記録
面に対する上下相対変位位置に応じ、薄膜光導波
路の表裏面に相対向して設けられた２個の受光用
回折格子のいずれかにより上記情報記録面からの
反射光が最高の変換効率で導波光に変換され、こ
の導波光に基づき上記薄膜光導波路に設けられた
光検知器にて焦点誤差検出を行なう構成である。
［作用］
この発明においては、情報記録面からの反射光
を受光する２つの回析格子と該２つの回析格子か
らの各導波光に基づき焦点誤差の検出を行なう光
検知器とを薄膜光導波路に一体的に設けたことか
ら、光ヘツドの薄型化、小型化が実現でき、また
半導体レーザ、光検知器、回析格子などが同一基
板上に形成できるため光検知器の位置調整が容易
となり、さらに反射光ビーム断面内に強度分布の
変動が生じた場合においても正しい焦点誤差信号
を得ることとなる。
を受光する２つの回析格子と該２つの回析格子か
らの各導波光に基づき焦点誤差の検出を行なう光
検知器とを薄膜光導波路に一体的に設けたことか
ら、光ヘツドの薄型化、小型化が実現でき、また
半導体レーザ、光検知器、回析格子などが同一基
板上に形成できるため光検知器の位置調整が容易
となり、さらに反射光ビーム断面内に強度分布の
変動が生じた場合においても正しい焦点誤差信号
を得ることとなる。
［実施例］
以下、この発明の一実施例を第１図ａ，ｂ，
ｃ，ｄに基づいて説明する。第１図ａに本実施例
の受光用回析格子の断面図、第１図ｃに第２の受
光用回析格子の配置図、第１図ｄに第１、第２の
各受光用回析格子による反射光の差を求める検出
回路図を示し、上記各図において１〜７及び１１
は前記従来装置と同一の構成であり、上記各図に
おいて本実施例に係る光ヘツドの焦点誤差検出装
置は、集光用の回析格子５により集光された光の
集光点６の情報記録面９に対する上下相対変位位
置に応じ、薄膜光導波路２の表裏面に相対向して
設けられた第１及び第２の受光用回析格子１５，
１８のいずれかにより上記情報記録面９からの反
射光１４が最高の変換効率で導波光に変換され、
この導波光に基づき上記薄膜光導波路２に設けら
れた光検知器１７，１８にて焦点誤差検出を行な
う構成である。
ｃ，ｄに基づいて説明する。第１図ａに本実施例
の受光用回析格子の断面図、第１図ｃに第２の受
光用回析格子の配置図、第１図ｄに第１、第２の
各受光用回析格子による反射光の差を求める検出
回路図を示し、上記各図において１〜７及び１１
は前記従来装置と同一の構成であり、上記各図に
おいて本実施例に係る光ヘツドの焦点誤差検出装
置は、集光用の回析格子５により集光された光の
集光点６の情報記録面９に対する上下相対変位位
置に応じ、薄膜光導波路２の表裏面に相対向して
設けられた第１及び第２の受光用回析格子１５，
１８のいずれかにより上記情報記録面９からの反
射光１４が最高の変換効率で導波光に変換され、
この導波光に基づき上記薄膜光導波路２に設けら
れた光検知器１７，１８にて焦点誤差検出を行な
う構成である。
第１図ａにおいて、１３は情報記録面９上の情
報ビツト、１４は情報記録面９からの反射光、１
５はこの反射光１４を再び導波光１６に変換し、
光検知器１７に導くための第１の受光用回析格子
である。この第１の受光用回析格子１５は、薄膜
光導波路２上に形成された凹凸の断面形状を有す
るレリーフ型回析格子である。
報ビツト、１４は情報記録面９からの反射光、１
５はこの反射光１４を再び導波光１６に変換し、
光検知器１７に導くための第１の受光用回析格子
である。この第１の受光用回析格子１５は、薄膜
光導波路２上に形成された凹凸の断面形状を有す
るレリーフ型回析格子である。
一方、第１図ｂ，ｃに示された１８は反射光１
４をもう一つの導波光１９に変換し、光検知器２
０に導くための第２の受光用回析格子である。こ
の第２の受光用回析格子１８は薄膜光導波路２基
板３の境界面に凹凸形状にて形成されている。た
だし、上記第１の受光用回析格子１５は情報記録
面９が集光点６より上方にある時、反射光１４の
導波光１６への変換効率が最高となるように、
又、上記第２の受光用回析格子１８は、上記第１
の受光用回析格子１５とは逆に、情報記録面９が
集光点６より下方にある時、反射光１４の導波光
１９への変換効率が最高となるように設計されて
いる。
４をもう一つの導波光１９に変換し、光検知器２
０に導くための第２の受光用回析格子である。こ
の第２の受光用回析格子１８は薄膜光導波路２基
板３の境界面に凹凸形状にて形成されている。た
だし、上記第１の受光用回析格子１５は情報記録
面９が集光点６より上方にある時、反射光１４の
導波光１６への変換効率が最高となるように、
又、上記第２の受光用回析格子１８は、上記第１
の受光用回析格子１５とは逆に、情報記録面９が
集光点６より下方にある時、反射光１４の導波光
１９への変換効率が最高となるように設計されて
いる。
従つて第１図ｄに示すように差動増巾器22を用
い、光検知器１７，２０の出力の差出力を得るこ
とにより、焦点誤差信号Efを取出すことが可能
となる。また、薄膜光導波路２上に設けられた切
り込み２１は、第１の回析格子５によつて収束球
面波１１に変換されなかつた導波光が受光側の薄
膜光導波路２に侵入することを防ぐために設けた
ものである。
い、光検知器１７，２０の出力の差出力を得るこ
とにより、焦点誤差信号Efを取出すことが可能
となる。また、薄膜光導波路２上に設けられた切
り込み２１は、第１の回析格子５によつて収束球
面波１１に変換されなかつた導波光が受光側の薄
膜光導波路２に侵入することを防ぐために設けた
ものである。
次に、第１及び第２の受光用光析格子１５，１
８の形状について第２図、第３図、第４図を用い
詳しく説明を行う。第２図は焦点ずれがない場合
の光束の状態を示すもので、図において回析格子
５によつて薄膜光導波路２から取り出された収束
球面波１１は集光点６に収束後、情報記録面９に
より反射され発散球面波１４となる。ここで、収
束球面波１１の主光線２３と薄膜光導波路２に立
てた法線のなす角をΨ、薄膜光導波路２と情報記
録面９の間隙をｆ cosΨとし、薄膜光導波路２
と情報記録面９が平行であつて、この主光線２３
が情報記録面９で反射後薄膜光導波路２に再び入
射する点２４を座標の原点に選び薄膜光導波路２
の上面をｙ軸にとり、入射する点２４を含む法線
をｚ軸とすると、集光点６の座標はＰ（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ）と表わされ、発散球面波１４
の薄膜光導波路２上での位相Ф1は、 Ф1＝2π／λ√2＋（＋ ）2
＋（ ）2……(1) λ：光源の空気中での波長 で与えられる。
８の形状について第２図、第３図、第４図を用い
詳しく説明を行う。第２図は焦点ずれがない場合
の光束の状態を示すもので、図において回析格子
５によつて薄膜光導波路２から取り出された収束
球面波１１は集光点６に収束後、情報記録面９に
より反射され発散球面波１４となる。ここで、収
束球面波１１の主光線２３と薄膜光導波路２に立
てた法線のなす角をΨ、薄膜光導波路２と情報記
録面９の間隙をｆ cosΨとし、薄膜光導波路２
と情報記録面９が平行であつて、この主光線２３
が情報記録面９で反射後薄膜光導波路２に再び入
射する点２４を座標の原点に選び薄膜光導波路２
の上面をｙ軸にとり、入射する点２４を含む法線
をｚ軸とすると、集光点６の座標はＰ（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ）と表わされ、発散球面波１４
の薄膜光導波路２上での位相Ф1は、 Ф1＝2π／λ√2＋（＋ ）2
＋（ ）2……(1) λ：光源の空気中での波長 で与えられる。
これに対し、焦点ずれがある場合の光束の状態
を第３図及び第４図に示す。第３図は、情報記録
面９が集光点６から上方にΔ1（＞０）離れた位置
にある場合を示しており、情報記録面９からの反
射光束２５は点P′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋
2Δ1）から発散する球面波で表すことができる。
従つて、この反射光束２５の薄膜光導波路２上の
位相Ф1′は Ф1′＝2π／λ√2＋（＋
）2＋（ ＋21）2……(2) で与えられる。
を第３図及び第４図に示す。第３図は、情報記録
面９が集光点６から上方にΔ1（＞０）離れた位置
にある場合を示しており、情報記録面９からの反
射光束２５は点P′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋
2Δ1）から発散する球面波で表すことができる。
従つて、この反射光束２５の薄膜光導波路２上の
位相Ф1′は Ф1′＝2π／λ√2＋（＋
）2＋（ ＋21）2……(2) で与えられる。
第１の受光用回析格子１５は、この反射光束２
５を光検知器１７に向かう導波光１６に変換する
機能を果たすものであるから、導波光１６の位相
をФ2（ｘ，ｙ）とすれば、 ΔФ＝Ф1′−Ф2＝2mπ＋定数（ｍ：整数）
……(3) を満たす曲線群が第１の受光用回析格子１５の導
波路面内での２次元形状を与えることになる。即
ち、第１の受光用回析格子１５を構成するｍ番目
の曲線の形状が３式を満たす（ｘ，ｙ）の軌跡と
して与えられるのである。この第１の受光用回析
格子１５は点P′を中心とする発散球面波が入射す
る時導波光１６も最も強く励起する（なお、回析
格子を用いた空間を伝搬する光を導波光に変換す
る素子については、例えば、西原、小山著「光波
電子光学」、PP248〜249（コロナ社）に記載され
ている。
５を光検知器１７に向かう導波光１６に変換する
機能を果たすものであるから、導波光１６の位相
をФ2（ｘ，ｙ）とすれば、 ΔФ＝Ф1′−Ф2＝2mπ＋定数（ｍ：整数）
……(3) を満たす曲線群が第１の受光用回析格子１５の導
波路面内での２次元形状を与えることになる。即
ち、第１の受光用回析格子１５を構成するｍ番目
の曲線の形状が３式を満たす（ｘ，ｙ）の軌跡と
して与えられるのである。この第１の受光用回析
格子１５は点P′を中心とする発散球面波が入射す
る時導波光１６も最も強く励起する（なお、回析
格子を用いた空間を伝搬する光を導波光に変換す
る素子については、例えば、西原、小山著「光波
電子光学」、PP248〜249（コロナ社）に記載され
ている。
次に、第４図に示すように、情報記録面９が集
光点６から下方にΔ2（Δ1）離れた位置にある場
合について説明する。この時情報記録面９からの
反射光束２６は点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ2）から発散する球面波で表わすことがで
き、この反射光束２６の薄膜光導波路２上での位
相Ф1″は ΔФ1″＝2π／λ√2＋（＋
）2＋（ ＋22）2……(4) で与えられる。
光点６から下方にΔ2（Δ1）離れた位置にある場
合について説明する。この時情報記録面９からの
反射光束２６は点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ2）から発散する球面波で表わすことがで
き、この反射光束２６の薄膜光導波路２上での位
相Ф1″は ΔФ1″＝2π／λ√2＋（＋
）2＋（ ＋22）2……(4) で与えられる。
第２の受光用回析格子１８は、この反射光束２
６を光検知器２０に向かう導波光１９に変換する
機能を果たすものであり、導波光１９の位相をФ
３（ｘ，ｙ）とすれば、 ΔФ′＝Ф1″−Ф3＝2nπ＋定数（ｎ：整数）
……(5) を満たす曲線群が第２の受光用回析格子１８の導
波路面内での２次元形状を与えることになる。こ
の第２の受光用回析格子１８は、点P″を中心と
する発散球面波が入射する時導波光１９も最も強
く励起する。
６を光検知器２０に向かう導波光１９に変換する
機能を果たすものであり、導波光１９の位相をФ
３（ｘ，ｙ）とすれば、 ΔФ′＝Ф1″−Ф3＝2nπ＋定数（ｎ：整数）
……(5) を満たす曲線群が第２の受光用回析格子１８の導
波路面内での２次元形状を与えることになる。こ
の第２の受光用回析格子１８は、点P″を中心と
する発散球面波が入射する時導波光１９も最も強
く励起する。
なお、回析格子１５，１８は、レリーフ型の回
析格子であるとしていたが、薄膜光導波路２中に
屈析率分布を生じさせて各々の回析格子５，１
５，１８を形成することも可能である。
析格子であるとしていたが、薄膜光導波路２中に
屈析率分布を生じさせて各々の回析格子５，１
５，１８を形成することも可能である。
次に上記のように構成された焦点誤差検出装置
の動作を第５図、第６図、第７図、第８図、第９
図、第１０図、第１１図を用いて、以下に説明す
る。まず、第５図は、情報記録面１９が集光点６
より上方にΔ1（＞０）離れた位置にある場合を示
す。即ち、反射光束の発散中心がP″（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ2）にある場合を示してい
る。このとき、第１の受光用回析格子１５による
反射光束２５の導波光１６への変換効率η1が最高
になるのは、先に第３図で説明した通りである。
一方、第２の受光用回析格子１８は、情報記録面
９が集光点６よりΔ2（＞０）下方に位置する場
合、即ち、発散球面波である反射光束２５の発散
中心が点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ2）
にある時における反射光束の導波光１９への変換
効率が最高になるように設計されている。ところ
で、反射光束２５の発散中心は点P″からδ2＝2Δ1
＋2Δ2だけ離れているため反射光束２５の薄膜光
導波路２上での波面は点P″を発散中心とする球
面波の波面とは異なつたものとなつている。従つ
て第２の受光用回析格子１８による反射光束２５
の導波光１９への年間効率η2は低い。第１０図は
導波光１６，１９の強度を電気信号に変換する光
検知器１７，２０の各出力E1，E2を示している。
第５図に示したように焦点ずれΔfがΔ1である状
態では、E1が最大となりE2は極めて小さい。
の動作を第５図、第６図、第７図、第８図、第９
図、第１０図、第１１図を用いて、以下に説明す
る。まず、第５図は、情報記録面１９が集光点６
より上方にΔ1（＞０）離れた位置にある場合を示
す。即ち、反射光束の発散中心がP″（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ2）にある場合を示してい
る。このとき、第１の受光用回析格子１５による
反射光束２５の導波光１６への変換効率η1が最高
になるのは、先に第３図で説明した通りである。
一方、第２の受光用回析格子１８は、情報記録面
９が集光点６よりΔ2（＞０）下方に位置する場
合、即ち、発散球面波である反射光束２５の発散
中心が点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ2）
にある時における反射光束の導波光１９への変換
効率が最高になるように設計されている。ところ
で、反射光束２５の発散中心は点P″からδ2＝2Δ1
＋2Δ2だけ離れているため反射光束２５の薄膜光
導波路２上での波面は点P″を発散中心とする球
面波の波面とは異なつたものとなつている。従つ
て第２の受光用回析格子１８による反射光束２５
の導波光１９への年間効率η2は低い。第１０図は
導波光１６，１９の強度を電気信号に変換する光
検知器１７，２０の各出力E1，E2を示している。
第５図に示したように焦点ずれΔfがΔ1である状
態では、E1が最大となりE2は極めて小さい。
次に第６図において、情報記録面９が集光点６
から上方へΔ3（Δ1＞Δ3＞０）離れた位置（Δf＝
Δ3）にある場合、即ち、反射光束２５の発散中
心が点P″′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ3）に
ある場合について説明する。第１の受光用回析格
子１５による変換効率η1は、情報記録面９からの
反射光束２５が点P′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ1）を中心とする発散球面波である場合、最
高となるように設計されている。ところで、第６
図では反射光束２５の発散中心と点P′の間隔δ1は
2Δ1−2Δ3（＞０）となるため、反射光束２５の薄
膜光導波路２上での波面は、点P′を中心とする発
散球面波の波面と異なつてくる。従つて、第１の
受光用回析格子１５の変換効率η1は、Δf＝Δ1で
ある第５図の場合に比べて若干低下し、光検知器
１７の出力E1も低下する。
から上方へΔ3（Δ1＞Δ3＞０）離れた位置（Δf＝
Δ3）にある場合、即ち、反射光束２５の発散中
心が点P″′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ3）に
ある場合について説明する。第１の受光用回析格
子１５による変換効率η1は、情報記録面９からの
反射光束２５が点P′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ1）を中心とする発散球面波である場合、最
高となるように設計されている。ところで、第６
図では反射光束２５の発散中心と点P′の間隔δ1は
2Δ1−2Δ3（＞０）となるため、反射光束２５の薄
膜光導波路２上での波面は、点P′を中心とする発
散球面波の波面と異なつてくる。従つて、第１の
受光用回析格子１５の変換効率η1は、Δf＝Δ1で
ある第５図の場合に比べて若干低下し、光検知器
１７の出力E1も低下する。
一方、第２の受光用回析格子１８の変換効率η2
は、反射光束が点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ2）を中心とする発散球面波である場合、最
高となるように設計されている。第６図において
反射光束の発散中心と点P″の間隔δ2は、2Δ2−
2Δ3（δ2＜2Δ1＋2Δ2）となり、第５図に比べて発
散中心は点P″に接近する。従つて、変換効率η2
は、第５図の場合に比べ若干増加し、光検知器２
０の出力E2も同様に増加する。
は、反射光束が点P″（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ
−2Δ2）を中心とする発散球面波である場合、最
高となるように設計されている。第６図において
反射光束の発散中心と点P″の間隔δ2は、2Δ2−
2Δ3（δ2＜2Δ1＋2Δ2）となり、第５図に比べて発
散中心は点P″に接近する。従つて、変換効率η2
は、第５図の場合に比べ若干増加し、光検知器２
０の出力E2も同様に増加する。
更に、第７図は回析格子５から射出される収束
球面波１１の集光点６が情報記録面９上に存在す
る場合（Δf＝０）、即ち反射光束１４の発散中心
が点Ｐ（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ）にある場合
を示している。このとき点Ｐは点P′（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ1）および点P″（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ2）（Δ1Δ2）からほぼ等距
離（δ1δ2）になるため、点Ｐを発散中心とする
反射光束１４の薄膜光導波路２上での波面と点
P′を中心とする発散球面波の波面との差は、点Ｐ
を中心とする前記反射光束１４の波面と点P″を
中心とする発散球面波の波面との差とほぼ等しく
なる。従つて導波光１６への変換効率η1導波光１
９への変換効率η2はほぼ等しくなり、光検知器１
７および２０の出力E1およびE2もほぼ等しい。
球面波１１の集光点６が情報記録面９上に存在す
る場合（Δf＝０）、即ち反射光束１４の発散中心
が点Ｐ（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ）にある場合
を示している。このとき点Ｐは点P′（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ1）および点P″（０，−ｆ
sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ2）（Δ1Δ2）からほぼ等距
離（δ1δ2）になるため、点Ｐを発散中心とする
反射光束１４の薄膜光導波路２上での波面と点
P′を中心とする発散球面波の波面との差は、点Ｐ
を中心とする前記反射光束１４の波面と点P″を
中心とする発散球面波の波面との差とほぼ等しく
なる。従つて導波光１６への変換効率η1導波光１
９への変換効率η2はほぼ等しくなり、光検知器１
７および２０の出力E1およびE2もほぼ等しい。
第８図は情報記録面９が集光点６より更にΔ4
（０＜Δ4＜Δ2）下がつた状態（Δf＝−Δ4）を示し
ている。この場合反射光束２６の発散中心はP(4)
（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ4）にあり、発
散中心とP′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ1）
の間隔δ1が2Δ1＋2Δ4と第７図の場合に比べて増
加するが、発散中心とP″（０，−ｆ sinΨ，ｆ
cosΨ−2Δ2）の間隔δ2は2Δ2−2Δ4となり第７図
の場合に比べ減少する。従つて、第１の受光用回
析格子１５による変換効率η1は、更に低下する一
方、第２の受光用回析格子１８による変換効率η2
は増加する。
（０＜Δ4＜Δ2）下がつた状態（Δf＝−Δ4）を示し
ている。この場合反射光束２６の発散中心はP(4)
（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ−2Δ4）にあり、発
散中心とP′（０，−ｆ sinΨ，ｆ cosΨ＋2Δ1）
の間隔δ1が2Δ1＋2Δ4と第７図の場合に比べて増
加するが、発散中心とP″（０，−ｆ sinΨ，ｆ
cosΨ−2Δ2）の間隔δ2は2Δ2−2Δ4となり第７図
の場合に比べ減少する。従つて、第１の受光用回
析格子１５による変換効率η1は、更に低下する一
方、第２の受光用回析格子１８による変換効率η2
は増加する。
最後に第９図において、情報記録面９が集光点
６よりΔ2下がつた状態Δf＝−Δ2での動作につい
て説明する。この場合反射光束の発散中心は
P″にあり、発散中心とP′の間隔δ1は2Δ1＋2Δ2と
第８図の場合に比べて更に増加するため、第１の
受光用回析格子１５による変換効率η1は、更に低
下する。一方、発散中心とP″の間隔δ2は０となる
ため、第４図で、説明したように変換効率η2は最
大となる。
６よりΔ2下がつた状態Δf＝−Δ2での動作につい
て説明する。この場合反射光束の発散中心は
P″にあり、発散中心とP′の間隔δ1は2Δ1＋2Δ2と
第８図の場合に比べて更に増加するため、第１の
受光用回析格子１５による変換効率η1は、更に低
下する。一方、発散中心とP″の間隔δ2は０となる
ため、第４図で、説明したように変換効率η2は最
大となる。
第１０図は第５図、第６図、第７図、第８図及
び第９図の説明で用いた反射光束の発散中心の位
置を示したものである。第１１図ａ，ｂは集光点
ずれΔfに対する光検知器１７，２０の出力を示
したものであり、これら２出力の差動をとること
により、第１２図に示すような焦点誤差信号Ef
を得ることができる。
び第９図の説明で用いた反射光束の発散中心の位
置を示したものである。第１１図ａ，ｂは集光点
ずれΔfに対する光検知器１７，２０の出力を示
したものであり、これら２出力の差動をとること
により、第１２図に示すような焦点誤差信号Ef
を得ることができる。
なお、上記実施例では情報記録面９が情報記録
媒体７の表面に存在する場合を示したが、第１３
図に示すように透明保護層２７が情報記録面９を
覆つている場合でも同様の焦点誤差検出装置を構
成できるのは明らかである。
媒体７の表面に存在する場合を示したが、第１３
図に示すように透明保護層２７が情報記録面９を
覆つている場合でも同様の焦点誤差検出装置を構
成できるのは明らかである。
又、上記実施例では薄膜光導波路端面に２分割
光検知器を設けていたが、第１４図ａ，ｂに示す
ように、薄膜光導波路内に光検知器を設けても良
い。光検知器を薄膜光導波路と一体化するために
は、基板材料としてはSi又はGaAsなどの半導体
材料が適当であり、第１４図ａ，ｂにおいては、
ｎ−Si基板を用い、光検知器としてPiNフオトダ
イオードを集積化した例が示されている。図にお
いて、２８はｎ−Si基板、２９はSiO2層、２は
薄膜光導波路、３０，３１はPiNフオトダイオー
ド、３２はｉ層、３３はＰ層、３４，３５，３６
は電極である。このような薄膜光導波路中に設け
られた光検知器についてはD.Ostrowskyらによ
つて“Integrated Optical Photodetector”
Appl.Phys.Lett.，29，P.463（1973）などで報告
されている通りである。
光検知器を設けていたが、第１４図ａ，ｂに示す
ように、薄膜光導波路内に光検知器を設けても良
い。光検知器を薄膜光導波路と一体化するために
は、基板材料としてはSi又はGaAsなどの半導体
材料が適当であり、第１４図ａ，ｂにおいては、
ｎ−Si基板を用い、光検知器としてPiNフオトダ
イオードを集積化した例が示されている。図にお
いて、２８はｎ−Si基板、２９はSiO2層、２は
薄膜光導波路、３０，３１はPiNフオトダイオー
ド、３２はｉ層、３３はＰ層、３４，３５，３６
は電極である。このような薄膜光導波路中に設け
られた光検知器についてはD.Ostrowskyらによ
つて“Integrated Optical Photodetector”
Appl.Phys.Lett.，29，P.463（1973）などで報告
されている通りである。
更に、上記実施例では、薄膜光導波路端面に半
導体レーザ１がおかれているが、半導体レーザ自
身を回析格子、光検知器とともに基板上に集積化
する例も考えられる。第１５図ａ，ｂは２重導波
路構造半導体レーザ（Integrated Twin‐
GuideLaser：ITG Laser）３７を薄膜光導波路
２上に備えた例である。同図において３８は活性
層、３９，４０はミラー、４１，４２は電極であ
り、上記活性層３８内で発振したレーザ光は、分
布結合により薄膜光導波路２に導波され、導波光
４となる。ITGレーザについては、Y.Suematsu
らによつて“Ａ Multi−Hetero−Al Ga As
Laser With Integrated Twin Guide”，
Proceedings of the IEEE.P.208（Jan.1975）など
で報告されている。
導体レーザ１がおかれているが、半導体レーザ自
身を回析格子、光検知器とともに基板上に集積化
する例も考えられる。第１５図ａ，ｂは２重導波
路構造半導体レーザ（Integrated Twin‐
GuideLaser：ITG Laser）３７を薄膜光導波路
２上に備えた例である。同図において３８は活性
層、３９，４０はミラー、４１，４２は電極であ
り、上記活性層３８内で発振したレーザ光は、分
布結合により薄膜光導波路２に導波され、導波光
４となる。ITGレーザについては、Y.Suematsu
らによつて“Ａ Multi−Hetero−Al Ga As
Laser With Integrated Twin Guide”，
Proceedings of the IEEE.P.208（Jan.1975）など
で報告されている。
以上、要するに、この発明においては、情報面
からの反射光を受光し、薄膜光導波路に再び入射
させるために上記薄膜光導波路の表裏面めに相対
向して設けた２つの回析格子により情報記録面か
らの反射光を導波光に変換して、この導波光に基
づき光検知器にて焦点誤差を行う。
からの反射光を受光し、薄膜光導波路に再び入射
させるために上記薄膜光導波路の表裏面めに相対
向して設けた２つの回析格子により情報記録面か
らの反射光を導波光に変換して、この導波光に基
づき光検知器にて焦点誤差を行う。
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、集光用の回
析格子により集光された光の集光点の情報記録面
に対する上下相対変位位置に応じ、薄膜光導波路
の表裏面に相対向して設けられた２個の受光用回
析格子のいずれかにより上記情報記録面からの反
射光を最高の変換効率で導波光に変換し、この導
波光に基づき上記薄膜光導波路に設けられた光検
知器にて焦点誤差検出を行なう構成を採つたこと
から、光ツドの小型化、薄型化が実現でき、又
は、受光素子の位置調整を一切不要にするという
効果を奏すると共に、特に、情報記録面からの反
射光のビーム断面内に強度分布の変動が生じた場
合においても正しい焦点誤差信号を得ることがで
きる効果を奏する。
析格子により集光された光の集光点の情報記録面
に対する上下相対変位位置に応じ、薄膜光導波路
の表裏面に相対向して設けられた２個の受光用回
析格子のいずれかにより上記情報記録面からの反
射光を最高の変換効率で導波光に変換し、この導
波光に基づき上記薄膜光導波路に設けられた光検
知器にて焦点誤差検出を行なう構成を採つたこと
から、光ツドの小型化、薄型化が実現でき、又
は、受光素子の位置調整を一切不要にするという
効果を奏すると共に、特に、情報記録面からの反
射光のビーム断面内に強度分布の変動が生じた場
合においても正しい焦点誤差信号を得ることがで
きる効果を奏する。
第１図はこの発明の一実施例を示す概略図、第
１図ａは本実施例の全体斜視図、第１図ｂは本実
施例の受光用回析格子の断面図、第１図ｃは第２
の受光用回析格子の配置図、第１図ｄは第１、第
２の各受光用回析格子による反射光の差を求める
検出回路図、第２図は受光用回析格子との情報記
録媒体との関係図、第３図、第４図、第５図、第
６図、第７図、第８図、第９図は受光用回析格子
の作用を説明するための概略図、第３図ａ、第４
図ａ、第５図ａ、第６図ａ、第７図ａ、第８図
ａ、第９図ａは受光用回析格子の側面図、第３図
ｂ、第４図ｂ、第５図ｂ、第６図ｂ、第７図ｂ，
ｃ、第８図ｂ，ｃ、第９図ｂ，ｃは受光用回析格
子の平面図、第１０図は上記第５図ないし第９図
の集光点の各位置を示すグラフ、第１１図は光検
知器の出力グラフ、第１１図ａは光検知器１７の
出力グラフ、第１１図ｂは光検知器２０の出力グ
ラフ、第１２図は焦点誤差検出特性グラフ、第１
３図、第１４図、第１５図はこの発明の他の実施
例を示す概略図、第１６図は従来の光導波路を用
いた光ヘツドの光学系を示す概略図である。 図において、１は発光源、２は薄膜光導波路、
３は基板、４，１６，１９は導波光、５は回析格
子、６は集光点、７は情報記録媒体、８は第２の
回析格子、９は情報記録面、１０，１７，２０は
光検知器、１１は収束球面波、１２，１４は反射
光、１３は情報ビツト、１５は第１の受光用回析
格子、１８は第２の受光用回析格子である。な
お、図中同一符号は同一又は相当部分を示すもの
とする。
１図ａは本実施例の全体斜視図、第１図ｂは本実
施例の受光用回析格子の断面図、第１図ｃは第２
の受光用回析格子の配置図、第１図ｄは第１、第
２の各受光用回析格子による反射光の差を求める
検出回路図、第２図は受光用回析格子との情報記
録媒体との関係図、第３図、第４図、第５図、第
６図、第７図、第８図、第９図は受光用回析格子
の作用を説明するための概略図、第３図ａ、第４
図ａ、第５図ａ、第６図ａ、第７図ａ、第８図
ａ、第９図ａは受光用回析格子の側面図、第３図
ｂ、第４図ｂ、第５図ｂ、第６図ｂ、第７図ｂ，
ｃ、第８図ｂ，ｃ、第９図ｂ，ｃは受光用回析格
子の平面図、第１０図は上記第５図ないし第９図
の集光点の各位置を示すグラフ、第１１図は光検
知器の出力グラフ、第１１図ａは光検知器１７の
出力グラフ、第１１図ｂは光検知器２０の出力グ
ラフ、第１２図は焦点誤差検出特性グラフ、第１
３図、第１４図、第１５図はこの発明の他の実施
例を示す概略図、第１６図は従来の光導波路を用
いた光ヘツドの光学系を示す概略図である。 図において、１は発光源、２は薄膜光導波路、
３は基板、４，１６，１９は導波光、５は回析格
子、６は集光点、７は情報記録媒体、８は第２の
回析格子、９は情報記録面、１０，１７，２０は
光検知器、１１は収束球面波、１２，１４は反射
光、１３は情報ビツト、１５は第１の受光用回析
格子、１８は第２の受光用回析格子である。な
お、図中同一符号は同一又は相当部分を示すもの
とする。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 発光源からの射出光を導波する薄膜光導波路
と、上記薄膜光導波路中の光を空間中に取出し情
報記録面上に集光させるために前記薄膜光導波路
上に設けられた集光用回折格子と、情報記録面か
らの反射光を再び薄膜光導波路に導波するために
薄膜光導波路の表裏面に相対向して設けた２個の
受光用回折格子と、該２個の受光用回折格子にて
薄膜光導波路に導波された導波光を電気信号に変
換するための光検知器とを備え、上記集光用回折
格子により集光された光の集光点の情報記録面に
対する上下相対変位位置に応じ、上記２個の受光
用回折格子のいずれかにより上記情報記録面から
の反射光が最高の変換効率で導波光に変換され、
この導波光に基づき上記薄膜光導波路に設けられ
た光検知器にて焦点誤差検出を行なう構成とした
ことを特徴とする光ヘツドの焦点誤差検出装置。 ２ 上記２個の受光用回折格子は薄膜光導波路上
に設ける構成としたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光ヘツドの焦点誤差検出装置。 ３ 上記２個の受光用回折格子は薄膜光導波路中
に設ける構成としたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の光ヘツドの焦点誤差検出装置。 ４ 上記２個の受光用回折格子は薄膜光導波路と
基板との境界面に設ける構成としたことを構成と
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の光ヘツドの焦点誤差検出装置。 ５ 前記受光用回折格子が凹凸から成るレリーフ
型回折格子であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の光ヘツ
ドの焦点誤差検出装置。 ６ 前記受光用回折格子が屈折率分布によって形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第４項のいずれかに記載の光ヘツドの
焦点誤差検出装置。 ７ 前記光検知器を薄膜光導波路端面に取付けこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６
項のいずれかに記載の光ヘツドの焦点誤差検出装
置。 ８ 前記光検知器を薄膜光導波路中に集積したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第６
項のいずれかに記載の光ヘツドの焦点誤差検出装
置。 ９ 発光源を薄膜光導波路端面に取付けたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第８項の
いずれかに記載の光ヘツドの焦点誤差検出装置。 １０ 発光源と薄膜光導波路、回折格子、及び光
検知器を一体化したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第６項のいずれかに記載の光ヘ
ツド焦点誤差検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075877A JPS61236037A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光ヘッドの焦点誤差検出装置 |
| DE19853536497 DE3536497A1 (de) | 1984-10-16 | 1985-10-12 | Vorrichtung zur erfassung von fokussierungsfehlern in einer kopfanordnung fuer optische scheiben |
| US06/787,782 US4672187A (en) | 1984-10-16 | 1985-10-15 | Focusing error detecting device in head assembly for optical disc |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60075877A JPS61236037A (ja) | 1985-04-10 | 1985-04-10 | 光ヘッドの焦点誤差検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61236037A JPS61236037A (ja) | 1986-10-21 |
| JPH0453007B2 true JPH0453007B2 (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=13588945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60075877A Granted JPS61236037A (ja) | 1984-10-16 | 1985-04-10 | 光ヘッドの焦点誤差検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61236037A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5159586A (en) * | 1985-05-24 | 1992-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co. | Device for processing optical data |
| JP2714097B2 (ja) * | 1989-01-20 | 1998-02-16 | 三洋電機株式会社 | 光導波路装置 |
| DE69024959T2 (de) * | 1990-10-30 | 1996-11-14 | Ibm | Integrierte optische Kopfstruktur |
| KR102472132B1 (ko) * | 2015-09-18 | 2022-11-29 | 삼성전자주식회사 | 광학 장치 |
| JP7136071B2 (ja) * | 2019-12-02 | 2022-09-13 | 株式会社豊田中央研究所 | 投受光光学系、および光学装置 |
-
1985
- 1985-04-10 JP JP60075877A patent/JPS61236037A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61236037A (ja) | 1986-10-21 |
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