JPH0488305A - 光ピックアップ装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、導波路型光ピックアップ装置に関する。

［背景技術］ 光磁気ディスク等の光デイスク装置は、大容量で、互換
性に優れる等の利点のため、大きな市場の伸びが期待さ
れている。しかしながら、コンピュータの外部メモリの
主流であるハードディスク装置に対しては、アクセスタ
イムが遅い、高コストである等の点で劣っており、ハー
ドディスクにとって代わる記憶手段となるためには、ア
クセスタイムの短縮と低コスト化が強く望まれている。

ここで、アクセスタイムは、光ピックアップ装置の移動
速度を決める重量により決定され、また光デイスク装置
のコストの１／３は光ピックアップ装置によって占めら
れているので、小形、軽量かつ安価な光ピックアップ装
置が望まれている。

このため、小形、軽量かつ安価な光ピックアップ装置を
実現するための手段として、光導波路を用いて光学系を
集積化した導波路型光ピックアップ装装置−が提案され
ている。

第６図に示すものは、提案されている導波路型光ピック
アップ装置３１であって、シリコン基板８２の上に５ｉ
ｎｓからなるバッファ層３３が形成され、バッファ層３
３の上にガラスの光導波路３４が形成されており、光導
波路３４の一端に半導体レーザ素子３５を取り付け、半
導体レーザ素子３５からの出射光を光導波路３４に結合
されており、同じ側において光導波路３４内にフォトダ
イオード３６が埋め込まれている。また、他端側では、
光導波路３４の表面にグレーティング型ビームスプリッ
タ３７と集光グレーティングカップラ３８が隣接して設
けられている。

しかして、半導体レーザ素子３５から出射された光線８
θａは、光導波路３４を伝搬し、集光グレーティングカ
ップラ３８により空間へ出射される。空間に出射された
光Ｍ３９ｂは、同時に集光グレーティングカップラ３８
により、光ディスク２１の記録面２２に集光される。つ
いで、光ディスク２１からの戻り光３９ｃは、集光グレ
ーティングカップラ３８により再び光導波路３４へ結合
されると共にグレーティング型ビームスプリッタ３７で
分割され、この光導波路伝搬光３９ｄは、それぞれフォ
トダイオード３６上に導かれ、光ディスク２１のデータ
が読み取られる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような導波路型光ピックアップ装
置にあっては、半導体レーザ素子と光導波路との結合効
率及び集光グレーティングカップラの効率が低いため、
大ぎなパワーの光線な光ディスクに照射させることがで
きず、読み出し専用として用いられており、書き込み用
には使用することができなかった。

また、半導体レーザと光導波路の位置合わせ精度の要求
が非常に厳しく、温度変化や振動に対して不安定であっ
た。このため、製造工程における精度管理が厳しくなり
、低コスト化が困難であフた。

さらに、フォーカシング及びトラッキングの際、光ピッ
クアップ装置全体を移動させなければならないので、移
動体の重量が大きく、ピックアップ位置の移動速度もし
くはアクセスタイムが遅くなり、また、動作も不安定と
なっていた。しかも、専用のアクチュエータが必要で、
コストも高くついていた。

また、光ディスクの記録面に集−光させる光の焦点位置
が集光グレーティングカップラによって決まり、製造後
の調整が不可能であるので、光導波路及びグレーティン
グカップラの作製に際し、非常に厳しい作製精度を要求
され、多量生産が困難で、量産による低コスト化も難し
かった。

〔課題を解決するための手段コ 本発明の光ピックアップ装置は、光導波路と、発光素子
から出射された出射光を収束ないしコリメートさせるレ
ンズ素子と、空間伝搬光と光導波路伝搬光とを結合させ
るグレーティングカップラと、受光素子を備え、前記レ
ンズ素子及びグレーティングカップラが、光導波路の同
一面上に形成され、前記受光素子がグレーティングカッ
プラからの光伝搬方向において光導波路内に設けられて
いることを特徴としている。

また、前記レンズ素子で収束ないしコリメートされた光
を集光させるための対物レンズを具備させ、この対物レ
ンズを位置調整可能としてもよい。

Ｅ作用コ 本発明にあっては、発光素子からの出射光は、レンズ素
子で収束されて光ディスク等の記録面へ出射させられる
。一方、記録面で反射された戻り光は、クレーティング
カップラで光導波路へ結合され、光導波路を伝搬して受
光素子で検出される。

ここで、光ディスク等の記録面へ光を収束させて出射さ
せるためにレンズ素子を用いているので、光の透過効率
もしくは反射効率が集光グレーティングカップラよりも
高く、出射光のパワー低下が少なく、データの読み出し
用はもちろん、書き込み用としても使用することができ
る。

また、レンズ素子を用いたことにより発光素子を光導波
路に結合させる必要がなくなり、製造時の精度要求も緩
和され、温度変化や振動に対しても比較的安定で、安価
に光ピックアップ装置を製作することができる。

さらに、レンズ素子から出射された光を直接光ディスク
等の記録面に照射させるのでなく、−旦対物レンズで集
光させて記録面に照射させるようにし、しかも、対物レ
ンズを位置調整可能とすれば、光ピックアップ本体を動
かすことなく、対物レンズだけを移動させて光の焦点位
置（記録面上でのピックアップ位置）を変化させること
ができる。従って、焦点調節のための移動部分が軽量と
なり、ピックアップ位置の移動速度ないしアクセスタイ
ムが高速化され、移動部分が少ないために動作も安定す
る。

［実施例］ 以下、本発明の＊施例を添付図に基づいて詳述する。

第１図に示すものは１本発明の一実施例の光ピックアッ
プ装置Ａを示す斜視図であり、第２図はその断面図であ
る。どの光ピックアップ装置Ａは、半導体レーザ素子の
ような発光素子２と、光ピックアップ本体７と、凸レン
ズのような対物レンズ６とから構成されている。光ピッ
クアップ本体７は、ガラス基板８の表面にガラス基板８
よりも屈折率の大きな透明有機材料によって光導波路ｌ
を形成し、光導波路ｌの表面に透過型のマイクロフレネ
ルレンズ３と集光グレーティングカップラ４とを設けた
ものであり、光導波路１の一方端部には、複数個のフォ
トダイオード等の受光素子５を埋め込んである。このマ
イクロフレネルレンズ３及び集光グレーティングカップ
ラ４は、光導波路ｌと同一材料により光導波路ｌの同一
面上に重畳させて形成されている。さ゛らに、この実施
例では、マイクロフレネルレンズ３と集光グレーティン
グカップラ４とは、両機能を有する１つの複合素子、例
えば重畳グレーティング素子（マイクロフレネルレンズ
重畳集光グレーティングカップラ）−９によって実現さ
れている。第２図に示すように、発光素子２は、マイク
ロフレネルレンズ３の光軸に一致させて光ピックアップ
本体７の裏側に配置されており、対物レンズ６は光ピッ
クアップ本体７の表側に配置されている。

しかして、光ディスク２１の読み出しを行なう場合には
、発光素子２のパワーを小さくし、発光素子２からパワ
ーの小さな出射光Ｊｏｎを出射させる。発光素子２から
出射された出射光１０ａは、ガラス基板８を透過し、さ
らにマイクロフレネルレンズ３を透過してコリメートさ
れ、コリメートされた出射光１０ｂは対物レンズ６で集
光され、この、集束光１０ｃは光ディスク２１の記録面
２２に焦点を結ばれる。この時、光ピックアップ本体７
を静止させたまま、対物レンズ６のみを適宜駆動手段に
よって移動させることにより、記録面２２に焦点を結ぶ
ようにフォー力ッシング調整したり、記録面２２のトラ
ック間移動を行なわせるようにしている。こうして、記
録面２２で反射された戻り光１０ｄは、再び対物レンズ
６を通過してコリメートされ、光ピックアップ本体７の
集光グレーティングカップラ４に照射される。この戻り
光１０ｄは、集光グレーティングカップラ４の働きで光
導波路１内に伝搬され、光導波路伝搬光１０ｅは受光素
子５によって検出され、記録面２２のデータが読み出さ
れる。

また、光デイヌク２１への書き込みを行なう場合には、
まず読み比し時と同様にして、発光素子２からパワーの
小さな光を出射させ、記録面２２からの戻り光を受光素
子５で検出することによって書き込み位置？確認した後
、発光素子２の駆動パワーを増大させて書き込みを行な
わせるのに十分なパワーの光を記録面２２に照射させ、
データの書き込みを行なわせる。この光は、マイクロフ
レネルレンズ３を透過した光であり、マイクロフレネル
レンズ３は集光グレーティングカップラ４よりも効率が
高いので、書と込みに十分な強度の光を記録面２２に照
射させることができる。書き込みに続き、発光素子２の
パワーを元のように落とし、書き込みデータの確認が行
なわれる。

なお、この実施例のような構成では、発光素子２から８
射された光の一部が、集光グレーティングカップラ４に
よって光導波路ｌへ結合され、受光素子５で検出され、
受光素子５のノイズ成分となる恐れがあるが、集光グレ
ーティングカップラ４の一効率は、マイクロフレネルレ
ンズ３等のレンズ素子に比較して効率が低いので、実用
上は問題かない。

第３図は、本発明の別な実施例の光ピックアップ装置Ｂ
であり、発光素子２及び対物レンズ６をマイクロフレネ
ルレンズ３の光軸に対して傾斜させるように配置したも
のである。このように配置すると、発光素子２から出射
された光１０ａが、集光グレーティングカップラ４の働
きで光導波路１内へ伝搬させられても、この光導波路伝
搬光１０ｆは受光素子５と反対側へ伝搬されるので、受
光素子５のノイズ成分となることがない。これに対し、
記録面２２からの戻り光１０ｄが集光グレーティングカ
ップラ４の働きで光導波路ｌ内に伝搬される場合には、
光導波路伝搬光１０ｅは効率良く受光素子５の方向へ向
けられる。従って、本実施例によれば、光ピックアップ
装置ＢのＳ／Ｎ比を向上させることができる。

第４図は、本発明のさらに別な実施例の光ピックアップ
装置Ｃであり、光導波路１の表面に反射型マイクロフレ
ネルレンズ１１と集光グレーティングカップラ４とを重
畳させてマイクロフレネルレンズ重畳集光グレーティン
グカップラ１２を成形したものである。この実施例では
、反射型マイクロフレネルレンズ１１を用いているので
、光比射方向を傾斜させて発光素子２も対物レンズ６と
同様光ピックアップ本体７の表側に配置できる。

従って、発光素子２から出射された出射光１０ａは、反
射型マイクロフレネルレンズ１１で反射及びコリメート
され、さらに対物レンズｅの位置を調節して記録面２２
上の目的とするピックアップ位置に焦点を結ばれる。一
方、記録面２２で反射された戻り光１０ｄは、集光グレ
ーティングカップラ４から光導波路ｌ内へ伝搬され、受
光素子５によって受光される。

上記各光ピックアップ本体７は、光導波路１の材料とし
て紫外線硬化型樹脂を用いれば、第５図に示すように、
２Ｐ法によって製造することがでとる。１３は、マイク
ロフレネルレンズ３又は１１及び集光グレーティングカ
ップラの凹型１４を形成されたニッケル類のスタンパで
あって、電子線描画法によって作製された光ピックアッ
プ本体７の原盤（図示せず）をもとに電鋳法によって作
成されたものである。このスタンパ１３に対向させてガ
ラス基板８を配置し、スタンパ１３とガラス基板８との
間に紫外線硬化型樹脂１５を注入し、ガラス基板８側か
ら紫外線硬化型樹脂１５に紫外線１θを照射させて硬化
させ、紫外線硬化型樹脂１５によってガラス基板８の表
面に光導波路ｌ、とマイクロフレネルレンズ３又は１１
と集光グレーティングカップラ４とを一度に成形し、こ
の後光ピックアップ本体７からスタンパ１３を離型させ
るものである。このようにして２Ｐ法によって製造すれ
ば、量産性にすぐれ、光ピックアップ本体７の低コスト
化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施例以外にも種々設計変更可能
である。例えば、グレーティングカップラは、発散させ
る機能をもつものであってもよく、出射光がグレーティ
ングカップラで発散させられても、対物レンズで集光さ
せられていればよい。

また、マイクロフレネルレンズ等のレンズ素子としては
、光の進行方向を変える機能をもつオフアクシスレンズ
を使用してもよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、光ディスク等の記録面へ照射させる光
のパワーの損失は、レンズ素子の効率による低下だけで
あるので、パワー低下が小さく、データの読み出し用は
もちろん、書き込み用としても使用することかでとる。

また、レンズ素子を用いたことにより発光素子を光導波
路に結合させる必要がなく、組み立て及び調整が容易と
なり、また、光導波路やレンズ素子、グレーティングカ
ップラは一体成形も可能であるので、量産性にすぐれて
おり、低コスト化を図ることができる。

さらに、レンズ素子から出射された光を直接光ディスク
の記録面等に照射させるのでなく、−旦対物レンズで集
光させ、対物レンズで集光させた光を記録面等に照射さ
せるようにし、しかも、対物レンズを位置調整可能とす
れば、光ピックアップ本体を動かすことなく、対物レン
ズだけを移動させてピックアップ位置を移動させること
ができるので、ピックアップ位置の移動速度ないしアク
セスタイムが高速化され、移動部分が少ないために動作
も安定する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は同上
の作用説明図、第３図は本発明の別な実施例を示す断面
図、第４図は本発明のさらに別な実施例を示す断面図、
第５図は光ピックアップ本体の製造方法を示す断面図、
第６図は従来例の導波路型光ピックアップ装置を示す斜
視図である。 １・・・光導波路 ２・・・発光素子 ３．１１・・・マイクロフレネルレンズ４・・・クレー
ティングカップラ ５・・・受光素子 ６・・・対物レンズ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光導波路と、発光素子から出射された出射光を収
   束ないしコリメートさせるレンズ素子と、空間伝搬光と
   光導波路伝搬光とを結合させるグレーティングカップラ
   と、受光素子を備え、 前記レンズ素子及びグレーティングカップラが、光導波
   路の同一面上に形成され、前記受光素子がグレーティン
   グカップラからの光伝搬方向において光導波路内に設け
   られていることを特徴とする光ピックアップ装置。
2. （２）前記レンズ素子で収束ないしコリメートされた光
   を集光させるための対物レンズをさらに備え、この対物
   レンズを位置調整可能としたことを特徴とする請求項１
   に記載の光ピックアップ装置。