JPH05334712A

JPH05334712A - 光情報処理装置

Info

Publication number: JPH05334712A
Application number: JP4141311A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Shindo; 英彦神藤; Mamoru Kainuma; 守貝沼; Masaru Muranishi; 勝村西; Katsuhiko Kimura; 勝彦木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-06-02
Filing date: 1992-06-02
Publication date: 1993-12-17
Also published as: EP0572982A1; KR970001372B1; DE69321034T2; EP0572982B1; KR940006094A; US5404009A; DE69321034D1

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、入射結合部分での入射角度や入射位
置の誤差許容量を拡大し、かつ入射効率を向上させて、
光情報処理装置全体としての信頼性を向上させることを
目的とする。【構成】光情報媒体からの反射光を電気信号に変換する
集積光検出器を備えた光情報処理装置において、基板
と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射光を
前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波路内
の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集積光
検出部を有する集積光検出器を備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば光ディスク装置
等の光情報処理装置に係り、さらに詳しくは導波素子を
用いた光情報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、導波素子を用いた光情報処理装置
としては、特開平２−７２３８号公報に記載されたもの
がある。この種の光情報処理装置においては、導波素子
内の入射光結合部分が導波光の光軸と平行な方向に分割
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、入射光結合部分のうち導波光を励起するに有効な部
分の大きさが大きい場合には、適切な入射効率を得られ
る光の入射角度の許容量が小さくなるので、その取付調
整が容易でないという問題点があった。

【０００４】また、入射光結合部分のうち導波光を励起
するに有効な部分の大きさが小さい場合には、入射光結
合部分に入射する光の位置の位置決めが容易でないとい
う問題点があった。

【０００５】さらに、入射光結合部分が導波光の光軸方
向に交わった方向に分割されていない場合には、入射効
率が十分高く取れないという問題点があった。

【０００６】上述したように、従来技術においては、取
付調整が容易でない点、および効率が十分高くはないと
いう点から、このような入射光結合部分を用いた光学系
の信頼性を高めることが難しく、光情報処理装置全体と
しての信頼性も十分高めることができないという問題が
あった。

【０００７】本発明は、装置全体としての信頼性を向上
させることができる光情報処理装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、光情報媒体からの反射光を電気信号に変
換する集積光検出器を備えた光情報処理装置において、
基板と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射
光を前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波
路内の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集
積光検出部を有する集積光検出器を備えたものである。

【０００９】

【作用】集積光検出器を、基板と、この基板上に形成さ
れた光導波路と、前記反射光を前記光導波路に案内する
入射回折格子および光導波路内の導波光を検出する光検
出部とからなる複数個の集積光検出部で構成したことに
より、導波光の光軸方向に対する入射光結合部分の大き
さを小さくすることができる。その結果、入射角度や入
射位置に対する許容量が大きくなり、同時に波長変動許
容量および光導波路作成時の製造誤差を大きいすること
ができ、光情報処理装置全体としての信頼性を向上させ
ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。ただし、図１は光情報処理装置の一例として光ディ
スク装置を例として説明する。

【００１１】図１において、ハウジング５０に固定さ
れ、かつシステムコントローラ７０により駆動される半
導体レーザ１から射出した光は、集積光検出器２に照射
され、その反射光はハウジング５０に固定された対物レ
ンズ３を通過し、光ディスク４に照射される。光ディス
ク４で反射された信号光１０１は再び対物レンズ３を通
過し、集積光検出器２に照射される。

【００１２】前述した集積光検出器２は、図２に示すよ
うに半導体基板１０、誘電体薄膜１１、および入射結合
部分からなっている。ここでは、入射結合部分として、
入射回折格子の例を挙げる。誘電体薄膜１１のうち、少
なくとも入射回折格子１５ａ〜１５ｆ、および光検出部
１６ａ〜１６ｆの形成された部分は、光導波路として機
能するように構成されているが、その詳細な構造につい
ては後述する。

【００１３】入射回折格子は導波光の光軸方向１０２と
平行に分割されており、各々をここではＡ列入射回折格
子、Ｂ列入射回折格子、Ｃ列入射回折格子、Ｄ列入射回
折格子と称する。各々の列の入射回折格子は、さらに導
波光の光軸方向１０２と交わる方向、例えばここでは導
波光の光軸方向１０２と垂直方向に分割されている。こ
こではＡ列入射回折格子につき説明する。Ａ列入射回折
格子は、入射回折格子１５ａ〜１５ｆおよび各々の入射
回折格子１５ａ〜１５ｆに対応する光検出部１６ａ〜１
６ｆからなっている。入射回折格子１５ａ〜１５ｆによ
り励起された導波光は、各々対応する光検出部１６ａ〜
１６ｆによりその強度を検出される。Ｂ列、Ｃ列、Ｄ列
も同様に導波光の光軸方向１０２と交わる方向、例えば
導波光の光軸方向１０２と垂直方向に分割されている。

【００１４】Ａ列入射回折格子にある光検出器は電気的
に接続されており、その和信号がボンディングパッド２
０Ａに出力される。また、同様に、Ｂ列入射回折格子の
光検出器の出力和はボンディングパッド２０Ｂに、Ｃ列
の和はボンディングパッド２０Ｃに、Ｄ列の和はボンデ
ィングパッド２０Ｄに各々出力される。ボンディングパ
ッドＡ〜Ｄの出力はシステムコントローラ７０に送ら
れ、次のような処理により光ディスクに対するフォーカ
スエラー信号、トラックエラー信号、読み出し信号が得
られる。

【００１５】（フォーカスエラー信号）＝（Ａ列和）−
（Ｂ列和）−（Ｃ列和）＋（Ｄ列和）（トラックエラー信号）＝（Ａ列和）＋（Ｂ列和）−
（Ｃ列和）−（Ｄ列和）（読み出し信号）＝（Ａ列和）＋（Ｂ列和）＋
（Ｃ列和）＋（Ｄ列和）図１に戻り、ハウジング５０はサスペンション６３によ
り保持されている。ハウジング５０は光ディスク４の記
録面に垂直方向および光ディスク４の半径方向に移動可
能となっている。

【００１６】上記のように検出されたフォーカスエラー
信号に応じて、システムコントローラ７０は磁気回路６
０にある電磁コイル６２に電流を流し、ハウジング５０
を光ディスク４の面に垂直方向に動かしてフォーカス制
御を行う。

【００１７】検出されたトラックエラー信号およびＩ／
Ｏバスを経由した外部装置からの情報アクセス要求に応
じて、システムコントローラ７０は磁気回路６１にある
粗動電磁コイル７１に電流を流し、直進レール機構５３
に搭載された外部ハウジング５１を光ディスク４の半径
方向に移動する。さらに、システムコントローラ７０は
磁気回路６０にある電磁コイル６２に電流を流し、ハウ
ジング５０を光ディスク４の半径方向に動かす。このよ
うに外部ハウジング５１およびハウジング５０を移動さ
せることにより、光ディスク４に対するトラック制御を
行う。

【００１８】システムコントローラ７０は回転モータ５
５により光ディスクを回転させる。

【００１９】システムコントローラ７０は、上記のよう
に得られた読み出し信号をＩ／Ｏバスを通じて外部の装
置に送り出す。

【００２０】以上の動作を行うため、システムコントロ
ーラ７０は図中には記入されない任意の外部電源よりエ
ネルギーの供給を受ける。

【００２１】次に、前述した集積光検出器２の詳細な構
成を図３を用いて説明する。この図３には図１における
集積光検出器２、対物レンズ３、半導体レーザ１を描い
ている。半導体レーザ１から射出した光の一部は半導体
基板１０で反射して対物レンズ３を通過し、光ディスク
４に集光される。光ディスク４で反射した光は再び対物
レンズ３を通過し、半導体基板１０を照射する。

【００２２】集積光検出器２の構成を説明すると、半導
体基板１０には誘電体で形成されたバッファ層１２が形
成されている。バッファ層１２の上には、図１に示した
導波光の光軸方向と導波光の光軸と垂直方向の各々に沿
って複数に分割された光導波路１８、入射回折格子１
５、光検出部１６とがある。Ａ〜Ｄの各々の列の光検出
器は半導体基板１０に設けられた薄膜による配線２９で
電気的接続がされており、各々ボンディングパッドＡな
いしＤにつながる。ボンディングパッドＡないしＤを通
じて外部に光検出器の信号が取り出される。

【００２３】次に、集積光検出器２の詳細な説明を図４
を用いて行う。図４は、図３における多分割された光導
波路１８、入射回折格子１５、光検出部１６の最小単位
につき、その断面を示したものである。但し、断面は導
波光の光軸とほぼ平行方向に選んである。半導体基板１
０は、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素等の様々
なものが考えられるが、ここではシリコンとして説明す
る。

【００２４】図４において、Ｎ型不純物が低濃度混ざっ
たシリコンで形成されるシリコン基板１０’には、Ｎ型
不純物が高濃度に注入された裏面電極２４、Ｐ型不純物
が高濃度に注入されたＰ層１３、Ｐ層１３を取り囲む部
分にＮ型不純物を高濃度に注入されたチャネルストッパ
１４が形成されており、ＰＩＮ型の光検出器を形成して
いる。裏面電極２４とＰ層１３との間に図１におけるシ
ステムコントローラ７０によって逆バイアスをかけるこ
とにより、ＰＩＮ構造に入射する光を電流として取り出
すことができる。チャネルストッパ１４は、ＰＩＮ構造
に不要な表面電流等が流れることを防止し、信号品位を
高く保つ機能を有する。

【００２５】シリコン基板１０’には、光導波路１８を
伝播する導波光が図３における光検出部以外で、図４の
シリコン基板１０’に過度に吸収されることを防止する
バッファ層１２が設けられている。バッファ層１２には
光導波路１８が設けられており、更に光導波路１８には
入射回折格子１５が形成されている。光導波路１８に
は、光導波路１８を外部のゴミ等から保護するクラッド
層２３が形成されている。

【００２６】図１における信号光１０１は入射回折格子
１５の回折により、光導波路１８を伝播する導波光とな
る。この導波光は射出回折格子１７の作用により回折さ
れる。ここで、シリコン基板１０’の方向に回折された
光は、前述のＰＩＮ型光検出器に入射する。また、射出
回折格子１７で回折された光のうち、シリコン基板１
０’と逆方向に回折された光は反射層２２の作用で反射
され、やはりＰＩＮ型光検出器に入射する。ここで導波
光は電気信号に変換され、検出される。

【００２７】反射層２２、クラッド層２３、光導波路１
８、射出回折格子１７、バッファ層１２、Ｐ層１３、シ
リコン基板１０’、裏面電極２４は、全体として、光導
波路１８を伝播する導波光の強度を検出する機構となっ
ており、これが図１ないし図３で説明した光検出部１６
に相当している。

【００２８】図２および図３における光検出部１６に
は、ここで示したような射出回折格子１７を用いた構成
が比較的望ましい。これは、（１）その大きさを比較的
小さくできること、（２）図３における半導体レーザ１
からの直接光（図３において、光ディスク４に至る以前
に半導体基板１０に照射される光のことを称する。）
が、図４のＰＩＮ構造に入射して不要な信号を出してし
まうのを、反射層２２が防止するので、検出信号の品位
が高いこと、（３）反射層２２に導電材料を選んだ場
合、反射層２２を図２における薄膜による配線２９と同
時に形成できるので、製造プロセスが簡略化できるこ
と、等の理由による。以降も本構成の光検出部を用いて
実施例を説明するが、この構成の他にも一般的に知られ
た別方式の導波光の光検出器を用いても良い。

【００２９】本構成の光検出部ではシリコン基板、裏面
電極、およびチャネルストッパにＮ型シリコン、Ｐ層部
分にＰ型シリコンを用いたが、これとは逆にシリコン基
板、裏面電極、およびチャネルストッパにＰ型シリコ
ン、Ｐ層部分に相当する部分にＮ型シリコンを用いても
全く動作は変わらない。また、ここではＰＩＮ構造の光
検出器を例に取ったが、シリコン基板１０’と裏面電極
２４の不純物濃度を同一とし、ＰＮ型光検出器としても
良い。ただし、一般的にＰＩＮ型の光検出器の方が動作
速度、光検出感度の点で優れていることが多いので、こ
こでもＰＩＮ型構造を描いた。

【００３０】次に、集積光検出器２のさらに詳細な構成
を図５を用いて説明をする。。図５は図３の正面図とな
っており、半導体基板１０の垂直方向から半導体基板１
０を眺めたものとして描いて有る。

【００３１】図５において、半導体基板１０には図４に
示したＰ層１３、入射回折格子１５、反射層２２が有
る。Ａ列からＤ列の各々のＰ層は配線２９およびコンタ
クトホール２５により接続され、各々ボンディングパッ
ド２０Ａ〜２０Ｄに至る。

【００３２】各々の入射回折格子１５で生じた導波光
は、他の入射回折格子により生じた導波光と混じり合う
事無く、独立して光検出部１６で検出され、電気信号と
なってから後にその和信号が検出される。

【００３３】次に、本発明における入射回折格子を導波
光の光軸と交わる方向に多分割した際に生じる入射角度
許容量の拡大および光利用効率の向上の原理につき説明
する。

【００３４】まず、入射回折格子の機能につき説明す
る。この際、導波光の光軸方向に対して、入射光が照射
される入射回折格子の長さを結合長さという言葉で定義
する。

【００３５】入射回折格子に入射光が照射されると、入
射回折格子の各々の格子からはホイヘンスの原理に従っ
て２次波面が形成される。この各々の波面が光導波路の
方向に対して正確に位相が揃った場合にのみ、入射回折
格子は光導波路内部に導波光を励起できる。結合長さが
長い場合、導波光励起に必要な位相の整合を長い範囲に
わたり満足させる必要があるため、入射回折格子に対し
てわずかの入射角度誤差しか許容されない。逆に、結合
長さが短い場合、位相整合が必要な長さが短いので、入
射角度許容誤差量が大きくとれる。

【００３６】そこで、本発明は、図７において、基板９
４には裏面電極２４とＰ層１３とが形成され、ＰＩＮ光
検出器が複数形成されている。基板９４には各々独立し
た光導波路１８ａ〜１８ｃが設けられ、それぞれ入射回
折格子９０ａ〜９０ｃが設けられている。各々の入射回
折格子で導波光となった光は、それぞれ射出回折格子１
７ａ〜１７ｃにより各々のＰＩＮ光検出器にて電流に変
換される。これらの電流は配線９５’でその和が求めら
れて、外部に出力される。

【００３７】図６では、入射回折格子を導波光の光軸方
向と交わる方向に入射回折格子を分割し、各々の入射回
折格子で励起された導波光を独立して光検出器で検出す
る。ただし、入射回折格子部分の分割は、同一の入射光
が照射される範囲内で行われている。検出された各々の
電流は、配線９５’により加算されて、外部に出力され
る。このような場合、結合長さは入射回折格子部の長さ
より短くする事ができ、入射角度誤差許容量の拡大の為
の結合長さの縮小と、入射光の位置決めの誤差許容量の
拡大の為の全体長さの拡大とを両立させる事が出来る。
また、入射角度誤差許容量が大きい事は、製造誤差や波
長変動等にも強い事を意味しており、総合的な光学特性
の改善が可能である。

【００３８】次に、本発明の光利用効率を図７により説
明する。入射回折格子の入射効率は、入射光の振幅及び
導波光の共役射出光の振幅を入射回折格子上で重ね合わ
せ積分したもので評価できる。但し、導波光の共役射出
光は、次のようなものである。導波光の共役波すなわち
進行方向が元の導波光と逆となる導波光を仮想した場
合、この波は光導波路から入射回折格子部分に至り、こ
こで光導波路外部に射出される。このような共役導波光
が射出した際の射出光を導波光共役射出光あるいは単に
放射ビ−ムと呼ばれているが、ここでは導波光共役射出
光と呼ぶ。

【００３９】光の入射効率を見積もる式として、参考文
献である「光集積回路、西原浩他著、オーム社、１９８
５年」の９５頁から式（４・８５）を引用し、この式を
以下に記す。

【００４０】

【数１】

【００４１】ただし、Ａは入射回折格子における光の入
射効率である。

【００４２】ｇは導波光共役射出光の振幅分布である。

【００４３】ｈは入射光の振幅分布である。

【００４４】ｚは３次元座標軸の一つで、導波光の進行
方向に対応する。

【００４５】この式の意味するところは、分母の各々の
積分が１となるように入射光及び導波光共役射出光の振
幅を規格化し、各々の振幅曲線を描いて、両者が重ね合
わさった部分が、有効に導波光として利用できる振幅を
良い近似で示している、ということである。但し、正確
な値の評価は、直接重ね合わせ積分を実行して求めなけ
ればならない。

【００４６】本発明の入射効率を評価するグラフを図７
に示す。図７においては、各々の分割された入射回折格
子毎に規格化が行われるため、入射光振幅の曲線が全体
にわたり連続とはならないが、有効に導波光として利用
できる振幅は、入射回折格子を分割した場合の方が大き
いことが明らかであり、結局、入射回折格子を導波光の
光軸と交わる方向に分割することにより、光利用効率を
向上し得ることが分かる。

【００４７】次に、本発明の他の実施例を図８を用いて
説明する。この図８には図４と同様に、集積光検出器を
導波光の光軸とほぼ平行方向に切った断面図の一部分を
示している。

【００４８】図３、図４、図６では、光導波路を導波光
の光軸と交わる方向に分割する際に、各々の光導波路を
離して配置し、各々の光導波路を伝播する導波光同士に
相互作用がない様にしていた。ここでは、各々の光導波
路は連続しているが、実質的に各々の光導波路を伝播す
る導波光同士には波動的な干渉現象などの相互作用を生
じない例を示す。

【００４９】図８において、半導体基板１０には裏面電
極２４、バッファ層１２、光導波路１９が形成されてい
る。このような構造の他、入射回折格子１５ａ、クラッ
ド層２３ａが導波光励起部分を、射出回折格子１７ａ、
反射層２２ａ、Ｐ層１３ａ、チャネルストッパ１４ａが
導波光検出部分を形成し、図３に対応する一つのユニッ
トを形成している。このようなユニットは、入射回折格
子１５ｂ、クラッド層２３ｂ、射出回折格子１７ｂ、反
射層２２ｂ、Ｐ層１３ｂ、チャネルストッパ１４ｂの組
み合わせ、及び、入射回折格子１５ｃ、クラッド層２３
ｃ、射出回折格子１７ｃ、反射層２２ｃ、Ｐ層１３ｃ、
チャネルストッパ１４ｃの組み合わせでも実現されてい
る。

【００５０】この場合、光導波路１９は全てのユニット
に共通であり、図３または図４に示した様な方法で実際
に分離されているわけでない。しかしながら、各々の入
射回折格子で励起された導波光は、各々のユニットにお
いて射出回折格子等により光検出器で吸収される。この
ため、各ユニット毎の導波光の干渉が避けられる。

【００５１】各ユニット毎の導波光の干渉を完全になく
するためには、射出回折格子等からなる導波光吸収部分
の導波光光軸方向の長さを無限大とする必要がある。実
際には有限の長さの導波光吸収部分で導波光を吸収する
必要が有るが、その際には各ユニット毎の導波光の干渉
が若干残る。しかしながら、これまで述べてきた入射光
の入射角度誤差許容量の拡大の効果は、各ユニット毎の
導波光の干渉が完全にない場合のみしか有り得ないわけ
ではない。各ユニット毎に、各々のユニットで励起した
導波光の約半分適度の強度の導波光が、そのユニット内
で光検出器などにより減衰すれば、入射角度誤差許容量
拡大の効果、入射位置決め許容誤差量の拡大の効果、光
利用効率拡大の効果等は顕著となる。このため、光検出
部分の長さは比較的短いものでも、これらの効果を発揮
するに十分である。

【００５２】光検出部分の長さが極端に短い場合、光検
出部分以外の手法により各々のユニットで励起された導
波光を有効に吸収する必要がある。一般に導波光を減衰
させる方法は様々であるが、一例としてここでは光導波
路に導電体を接近させることによる導波光の吸収を説明
する。導電体が光導波路に近接して設けられた場合、そ
の部分の光導波路を伝播する導波光は導電体に吸収され
る。

【００５３】反射層２２ａ〜２２ｃを導電体で形成した
場合、クラッド層を部分的にエッチングして排除し、反
射層２２ａ〜２２ｃの各々の一部を光導波路１９に接近
させる部分を形成する。反射層２２ａ〜２２ｃと導波光
吸収部分を一体で形成した場合、反射層２２ａ〜２２
ｃ、導波光吸収部分２６ａ〜２６ｃ、及び図４における
配線２９を全て同じ材料で形成することができるので、
製造面で簡略化が図れる。これとは別に、反射層２２ａ
〜２２ｃを誘電体で形成した場合は、反射層とは別に非
誘電体を光導波路に接近させるなどしても良い。

【００５４】導波光吸収部分２６ａ〜２６ｃの機能は、
光検出部での導波光の吸収が不足する場合の導波光吸収
の補助の機能の他に、検出信号の品位を向上させる機能
も有する。この信号品位向上につき説明する。

【００５５】図３での説明で分かるように、各々の入射
回折格子には、光ディスク４からの反射光の他に、半導
体レーザ１からの直接光が照射されている。すなわち、
図８における反射光１０１及び直接光１０３である。

【００５６】例えば反射光１０１が入射回折格子１５ｂ
に照射された場合、励起された導波光は射出回折格子１
７ｂ等からなる導波光検出部で検出される。また、同時
に入射回折格子１５ｃに照射された直接光１０３は同様
に導波光を励起するが、この導波光は、反射光により励
起された導波光と進行方向が逆となっている。このた
め、直接光により入射回折格子１５ｃで励起された導波
光は、射出回折格子１７ｂ等からなる導波光検出部で検
出されてしまう。このことは他のユニットでも生じ、結
局検出される信号は直接光と反射光を足し合わせた信号
となり、信号の品位が落ちる場合がある。このような場
合、各々のユニットに導波光吸収部分２６ａ〜２６ｃを
設けておくことで、直接光で励起された導波光を有効に
吸収し、光検出部に直接光に起因した信号が重畳するこ
とを避けることができ、信号の品位を向上させることが
できる。

【００５７】次に、本発明のさらに他の実施例を図９を
用いて説明する。図９には図３と同様に、集積光検出器
を導波光の光軸とほぼ平行方向に切った断面図の一部分
を示してある。

【００５８】図９において、半導体基板１０には裏面電
極２４、バッファ層１２、光導波路１９、クラッド層２
３、チャネルストッパ１４が形成されている。これらの
ユニットに共通な構造の他、入射回折格子１５ａが導波
光励起部分を、射出回折格子１７ａ、反射層２２ａ、Ｐ
層１３ａが導波光検出部分を形成し一つのユニットを形
成している。このようなユニットは、入射回折格子１５
ｂ、射出回折格子１７ｂ、反射層２２ｂ、Ｐ層１３ｂの
組み合わせでも形成されている。

【００５９】どのユニットも機能的に同様なので、ここ
では入射回折格子１５ｂを有するユニットにつき説明す
る。

【００６０】反射光１０１は入射回折格子１５ｂにより
光導波路１８を伝播する導波光となる。この導波光は、
射出回折格子１７ｂ、反射層２２ｂ、Ｐ層１３ｂなどの
導波光検出部分で検出される。この際、光導波路には導
波路ミラー３１ｂが形成されており、射出回折格子１７
ｂを通り抜けた導波光は伝播方向を逆転され、再び射出
回折格子１７ｂを通過する。この様に、導波路ミラー３
１ｂを設ける事で導波光が射出回折格子１７ｂを複数回
通過するので、導波光検出部分の検出感度が向上すると
いう効果がある。

【００６１】さらに、直接光１０３は入射回折格子１５
ｂにより導波光となり、射出回折格子３５ｂ、反射層３
０ｂ、Ｐ層３４、導波路ミラー３２ｂ等からなる導波光
検出部分により、その強度が検出される。この検出強度
は、レーザからの直接光の強度であり、レーザの発振強
度に他ならない。このため、この検出強度を持ってレー
ザの発振強度を制御することによりレーザの安定動作を
実現できる、もしくはレーザの発振強度を検出する別個
の光検出器は不要となって、構造が簡略化するという効
果がある。

【００６２】導波路ミラー３１ｂ及び３２ｂであるが、
導波路ミラーには、誘電体を使うものと、非誘電体を使
うものとがある。導波路ミラー３１ｂ及び３２ｂに導電
性のものを利用する構造では、反射層２２ａ〜２２ｃ、
導波光吸収部分２６ａ〜２６ｃ、及び図５における配線
２９を全て同じ材料で形成する事が出来るので、製造面
で簡略化が図れる。

【００６３】入射回折格子１５ｂなどの下部にはＰ層３
３ｂを設け、直接光１０３及び反射光１０１のうち、入
射回折格子１５ｂなどで導波光とならなかった光の強度
を検出する。この入射回折格子下部の光検出器は、直接
光１０３及び反射光１０１のうち、入射回折格子１５ｂ
などで導波光とならなかった光が半導体基板１０に入射
し、電子及びホールを生成するが、これを有効に基板か
ら排除するために設置する。すなわち、直接光１０３及
び反射光１０１に起因する電子やホールが基板内拡散に
より導波光検出部分に漏れ込んで、信号品位を落とすこ
とを防止し、信号品位を高く保持するという効果があ
る。また、入射回折格子下部のＰ層から検出された信号
は、図２における半導体基板１０と半導体レーザ１の相
対位置の調整に用いることができ、精度の高い調整を容
易に得るという効果があるが、これについては次に述べ
る。

【００６４】次に、本発明の他の実施例を図１０を用い
て説明する。この図１２は光検出器の正面図を示すもの
で、半導体基板１０の垂直方向から半導体基板１０を眺
めたものとして描いている。

【００６５】図１０において、曲線で描いてある部分は
入射回折格子である。また、黒丸で書かれてある部分は
コンタクトホールである。また、点線で描かれている部
分は基板内のＰ層の領域である。図１０などでは描かれ
ているチャネルストッパ、射出回折格子などは描かれて
いないが、存在し、これまで説明した動作を行う。

【００６６】図９における反射光１０１は、図１０にお
ける入射回折格子１１０ａ〜１１０ｄを同時に照射す
る。各々の入射回折格子は、導波光の光軸と交わる方向
に分離されている。

【００６７】入射回折格子１１０ａで励起された反射光
による導波光はＰ層１１１ａ〜１１１ｃで検出される。
ここで、図９の反射層２２は図１０の配線１３０の一部
を利用して形成されている。Ｐ層１１１ｂの信号は、コ
ンタクトホールを通じて配線１３０に出力される。同様
にＰ層１１１ａの信号は配線１３１に、Ｐ層１１１ｃの
出力は配線１２９にそれぞれ出力される。また、入射回
折格子１１０ｂでの導波光はＰ層１１２ａ〜１１２ｃで
検出され、Ｐ層１１２ａの信号は配線１３１に、Ｐ層１
１２ｂの信号は配線１３０に、Ｐ層１１２ｃの出力は配
線１２９に出力される。入射回折格子１１０ｃでの導波
光はＰ層１１３ａ〜１１３ｃで検出され、Ｐ層１１３ａ
の信号は配線１３１に、Ｐ層１１３ｂの信号は配線１３
０に、Ｐ層１１３ｃの出力は配線１２９に出力される。
入射回折格子１１０ｄでの導波光はＰ層１１４ａ〜１１
４ｃで検出され、Ｐ層１１４ａの信号は配線１３１に、
Ｐ層１１４ｂの信号は配線１３０に、Ｐ層１１４ｃの出
力は配線１２９にそれぞれ出力される。

【００６８】これらの反射光の信号検出の際、図９で説
明した導波路ミラーが利用され、図１０の導波路ミラー
１１５ｂ〜１１５ｅがそれに相当する。

【００６９】また、図９における直接光１０３もまた、
図１０における入射回折格子１１０ａ〜１１０ｄで導波
光を励起する。入射回折格子１１０ａで励起された直接
光による導波光は、Ｐ層１１６ａ及び１１６ｂで検出さ
れ、Ｐ層１１６ａの信号はコンタクトホールを通じて配
線１３２に、Ｐ層１１６ｂの信号は配線１２８にそれぞ
れ出力される。同様に入射回折格子１１０ｂでの導波光
は、Ｐ層１１７ａ及び１１７ｂで検出され、Ｐ層１１７
ａの信号は配線１３２に、Ｐ層１１７ｂの信号は配線１
２８に出力される。入射回折格子１１０ｃでの導波光
は、Ｐ層１１８ａ及び１１８ｂで検出され、Ｐ層１１８
ａの信号は配線１３２に、Ｐ層１１８ｂの信号は配線１
２８に出力される。入射回折格子１１０ｄでの導波光
は、Ｐ層１１８ａ及び１１８ｂで検出され、Ｐ層１１８
ａの信号は配線１３２に、Ｐ層１１８ｂの信号は配線１
２８に出力される。

【００７０】これらの反射光の信号検出の際、図９で説
明した導波路ミラーが利用され、図１０の導波路ミラー
１１５ａ〜１１５ｄがそれに相当する。すなわち、導波
路ミラー１１５ｂ〜１１５ｄは、反射光検出でも直接光
検出でも利用できるように両面ミラーとなっている。

【００７１】入射回折格子１１０ａの下部にはＰ層１２
０ａ及び１２０ｂがあり、直接光及び反射光の検出を行
う。Ｐ層１２０ａの信号はコンタクトホールを通じて配
線１３３に、Ｐ層１２０ｂの信号は同様に配線１２７に
出力される。同様に、入射回折格子１１０ｂ下部のＰ層
１２１ａの信号は配線１３３に、Ｐ層１２１ｂの信号は
配線１２７に出力される。また、入射回折格子１１０ｃ
下部のＰ層１２３ａの信号は配線１３４に、Ｐ層１２３
ｂの信号は配線１２６に出力される。同様に、入射回折
格子１１０ｄ下部のＰ層１２４ａの信号は配線１３４
に、Ｐ層１２４ｂの信号は配線１２６に出力される。チ
ャネルストッパは配線１２５ないし配線１３５に接続さ
れている。

【００７２】配線１２６はボンディングパッド１３６
に、配線１２７はボンディングパッド１３７に、配線１
２８はボンディングパッド１３８に、配線１２９はボン
ディングパッド１３９に、配線１３０はボンディングパ
ッド１４０に、配線１３１はボンディングパッド１４１
に、配線１３２はボンディングパッド１４２に、配線１
３３はボンディングパッド１４３に、配線１３４はボン
ディングパッド１４４に、配線１３５はボンディングパ
ッド１４５に、おのおの接続しており、これらのボンデ
ィングパッドを介して、外部の回路に信号が出力され
る。

【００７３】この構成の場合、フォーカスエラー信号、
トラックエラー信号、読み出し信号は下記のような処理
により得られる。但し、下記の括弧付きの数字は、各々
のボンディングパッドからの信号強度を示す。

【００７４】（フォーカスエラー信号）＝（１３９）−（１４０）＋（１４１）（トラックエラー信号）＝（１３９） −（１４１）（読み出し信号）＝（１３９）＋（１４０）＋（１４１）また、図３の半導体レーザ１の射出強度制御を行うため
に検出する、直接光検出強度は次のようである。

【００７５】（直接光強度）＝（１３８）＋（１４２）次に、図３における半導体レーザ１と半導体基板１０と
の相対位置関係の調整の仕方について述べる。この調整
においては、図３における光ディスク４とを排除し、直
接光のみが存在する状態で行う。ここで説明のために、
図１０において座標軸を設定する。すなわち、半導体基
板１０のある平面内に、直接光の伝播方向にｙ軸を、そ
れと垂直方向にｘ軸を設定する。

【００７６】まず、図３における半導体レーザ１が図１
０の入射回折格子部分の中心を照射するように調整す
る。すなわち、照射位置のｘ座標は次のようになる。

【００７７】（照射位置ｘ座標）＝（１４４）＋（１４
３）−（１３７）−（１３６）（照射位置ｙ座標）＝（１４３）＋（１３７）−（１４
４）−（１３６）これらの検出された照射位置がｘ方向にもｙ方向にもズ
レがないように、あるいは予期された値になるように調
整する。この様に検出された照射位置を保ちながら、直
接光強度が最大となるように、半導体レーザの位置を調
整することで、図３における半導体レーザ１と半導体基
板１０との相対位置関係の調整を行う。

【００７８】次に、図３において、半導体基板１０で反
射された光が最良スポットを結ぶように、半導体基板１
０と対物レンズ３との相対位置関係の調整を行う。

【００７９】図３における対物レンズ３の焦点位置に光
ディスク４の反射面があれば、反射光と直接光とは共役
波面となる。すなわち、直接光で励起した導波光強度が
最大であるので、図１０における光導波路に反射光によ
って励起される導波光の強度もまた自動的に最大とな
る。すなわち、反射光に対してさらに込み入った調整を
行うこと無く、全体として最良の調整を容易に実行する
ことができる。

【００８０】次に、本発明のさらに他の実施例を図１１
を用いて説明する。この実施例は図１における外部ハウ
ジング５１及びハウジング５０に取り付けられた構造物
の一例を示す断面図となっている。

【００８１】ここで、説明のために図１１において、外
部ハウジング５１に固定された座標軸を設定する。ｚ軸
方向に対物レンズ３の光軸方向、ｘ方向に図１における
光ディスク４の半径方向を選び、ｙ軸方向はｘ軸及びｚ
軸方向に垂直で座標系が右手系になるように選択する。

【００８２】ハウジングベース５６には、半導体レーザ
１を取り付けるレーザ取付台５７、及び半導体基板１０
を取り付ける基板取付台５８が形成されており、それぞ
れ半導体レーザ１及び半導体基板１０を固定する。ハウ
ジングベース５６にはハウジングベース５６とは電気的
に絶縁された信号取り出しピン６５が複数取り付けられ
ている。半導体基板１０に作られた図３などのボンディ
ングパッド２０は図１１の信号取り出しピン６５とワイ
ヤー６６を通じて電気的に接続されている。同様に、ボ
ンディングパッドと信号取り出しピンとのワイヤーによ
る配線が複数設けられている。また、信号取り出しピン
６５は柔軟性配線６７が取り付けられており、これを通
じて半導体レーザ１に電力を供給したり、半導体基板１
０で検出される信号が図１におけるシステムコントロー
ラ７０に送られる。

【００８３】ハウジングベース５６はハウジング５０に
固定されている。対物レンズ３はハウジング５０に固定
されている。対物レンズ３とハウジング５０の接続面は
ｘｙ平面と平行となっている。対物レンズ３とハウジン
グ５０を相互に固定する前に、対物レンズ３で集光され
る光の収差量が最小となるように、対物レンズ３を接続
面上で移動し、対物レンズの位置調整を行う。調整が終
了した後に対物レンズ３とハウジング５０を接着剤など
により固定する。

【００８４】対物レンズ３、ハウジング５０、ハウジン
グベース５６により、これら構造物の内部は気密されて
おり、内部に不活性ガスが封入される。対物レンズ３は
この密閉構造の光学窓となっている。この様に、光学系
を密閉構造中に一体化し、光学窓で光の入出力を行うこ
とで、光学系の小型化、信頼性向上ができるという効果
がある。

【００８５】ハウジング５０は、補助ハウジング５９に
固定されている。この補助ハウジング５９には、フォー
カシング電磁コイル６２ａ及びトラッキング電磁コイル
６２ｂが固定されている。

【００８６】外部ハウジング５１には磁気ヨーク６０ａ
があり、磁気ヨーク６０ａには磁石６０ｂが固定されて
いる。これらの磁気ヨーク６０ａと磁石６０ｂで発生す
る磁界の中にフォーカシング電磁コイル６２ａ及びトラ
ッキング電磁コイル６２ｂが保持されている。

【００８７】補助ハウジング５９と外部ハウジング５１
は、複数のバネサスペンション６４により接続されてい
る。バネサスペンション６４の弾性変形により、ハウジ
ング５０はｘ方向すなわちトラッキング方向、及びｚ方
向すなわちフォーカシング方向に移動可能な構成となっ
ている。

【００８８】図１におけるシステムコントローラ７０は
柔軟性配線６７を通じてフォーカシング磁気コイル６２
ａ及びトラッキング電磁コイル６２ｂに電流を流し、フ
ォーカシング及びトラッキング調整を行う。

【００８９】フォーカシング調整やトラッキング調整に
際し、ハウジング５０に一体化された光学系全体を移動
させるので、フォーカシング調整やトラッキング調整に
際する検出信号のオフセット、感度低下などの信号品位
の低下がなく、常に最適の動作を行うことができ、図１
の装置としての信頼性が向上するという効果がある。

【００９０】フォーカシング調整やトラッキング調整に
際しての、ハウジング５０の移動にともなう信号品位低
下がないので、ハウジング５０の移動量を大きく取るこ
とができる。このため、そりやたわみの大きな光ディス
クを用いた場合でも、信頼性を高く保つことができると
いう効果がある。また、図１の粗動電磁コイル７１によ
る外部ハウジング５１のトラック移動よりも動作が高速
なハウジング５０によるトラック移動の範囲を広くする
ことができるので、アクセス速度が向上するという効果
がある。

【００９１】以上、導波光の光軸方向と交わる方向に入
射結合部分を分割した図１における集積光検出器２を利
用することで、光学調整が容易になり、容易に高い光学
性能が得られ、製造誤差、環境誤差、波長変動等に対し
て安定な光学性能が得られ、小型で、信頼性の高い光ピ
ックアップが構成できるという効果がある。また、この
様な光ピックアップを利用した図１の様な光情報処理装
置は、信頼性の高く、製造や調整の容易で、小型な装置
が実現できるという効果がある。

【００９２】次に、本発明の他の実施例を図１２を用い
て説明する。この図１２はその実施例の俯瞰図となって
おり、説明のために一部断面図となっている。

【００９３】図１２において、光ピックアップのアッセ
ンブリ５には、図１１におけるハウジング５０、ハウジ
ングベース５６、対物レンズ３、及びこれらで構成され
た密閉部分の内部部品が含まれている。

【００９４】アッセンブリ５は補助ハウジング５９’に
固定されている。また、補助ハウジング５９’にはフォ
ーカシング電磁コイル６２ａ及びトラッキング電磁コイ
ル６２ｂが固定されている。これらの電磁コイルは、ス
イングアーム１６０ａに取り付けられたヨーク６０ａ及
び磁石６０ｂで発生する磁界の中におかれている。ま
た、補助ハウジング５９’には軸摺動部分１６２があ
り、スイングアーム１６０ａおよび補強部材１６３に固
定された軸摺動軸１６１にはめ込まれている。

【００９５】補助ハウジング５９’には単数ないしは複
数のアッセンブリ５がある。図１２には軸摺動部分１６
２に軸対称な位置に２つのアッセンブリ５があるように
描かれている。これらのアッセンブリ５は、対物レンズ
の光軸が摺動軸１６１と平行か、ほぼ平行となるように
設定されている。

【００９６】スイングアーム１６０ａには、補助ハウジ
ング５９’の摺動軸１６１まわりの揺動角度を検出する
位置検出器１６６が設けられている。

【００９７】アッセンブリ５、位置検出器１６６、フォ
ーカシング電磁コイル６２ａ及びトラッキング電磁コイ
ル６２ｂは、柔軟性配線６７’により、システムコント
ローラ７０’に電気的接続がなされている。

【００９８】なお、スイングアーム１６０ａは単数でも
複数でも良い。ここでは複数とし、スイングアーム１６
０ｂ、１６０ｃがある。ただし、スイングアーム１６０
ｂ、１６０ｃにもスイングアーム１６０ａと同等の構造
が搭載されている。この様に、複数のスイングアームが
ある場合、互いのスイングアームは締結材１６５により
締結されている。また、スイングアームはベース１７０
に固定されたアーム揺動軸１５２まわりに揺動可能とな
っている。スイングアームのアーム搖動軸１５２まわり
の揺動は、ベース１７０に固定された磁気ヨーク１５６
及び磁石１５５の発生する磁界中にある揺動磁気コイル
１５４に電流を流すことで行われる。また、アーム搖動
軸１５２まわりの揺動角は、回転角ポテンショメータ１
５３で検出され、信号はシステムコントローラ７０’に
送られる。

【００９９】システムコントローラ７０’は外部から電
源を供給される。システムコントローラ７０’は、ベー
ス１７０に固定された光ディスク回転モータ１５１に電
力を供給し、回転軸５０に接続された光ディスク４’を
回転させる。ここでは光ディスク４’は３枚として描か
れているが、１枚でも複数でも良い。１枚であれば、装
置自身の高さが小さくなると共に、光ディスク４’の交
換が容易となる。また、複数であれば、装置全体として
記憶できる要領が増大するという効果がある。

【０１００】システムコントローラ７０’は、アッセン
ブリ５に電力を供給し、内蔵された半導体レーザを発光
させる。また、アッセンブリ５で検出されるフォーカス
エラー信号に従って、フォーカシング電磁コイル６２ａ
に電流を流し、対物レンズ３の焦点位置が光ディスク
４’の情報記録面上にあるようにアッセンブリ５を軸摺
動軸１６１の軸方向に移動さて、フォーカス調整を行
う。

【０１０１】システムコントローラ７０’はＩ／Ｏバス
を通じて、外部装置から情報へのアクセス要求信号を受
け取る。これに応じて、システムコントローラ７０’は
揺動磁気コイル１５４に電流を流し、スイングアーム１
６０ａ〜１６０ｃを揺動させる。さらに、トラッキング
電磁コイル６２ｂに電流を流し、補助ハウジング５９’
を摺動軸１６１まわりに揺動させる。この様な動作によ
り、目的の情報にアクセスする。また、揺動磁気コイル
１５４及びトラッキング電磁コイル６２ｂの駆動制御に
は、アッセンブリ５からのトラッキング検出信号の他、
回転角ポテンショメータ１５３の信号、位置検出器１６
６の信号をも用いることができる。この場合、システム
制御を行う際の状態検出数が増大するので、システムの
安定化、アクセスの高速化が可能であるという効果があ
る。

【０１０２】スイングアーム１６０ａ〜１６０ｃに搭載
された各々２個のアッセンブリ５は、それぞれ対物レン
ズ３の方向を同一と設定したり、または逆方向と設定し
たり出来る。同一方向とした場合、複数のアッセンブリ
５が同一の光ディスク４’の同一記録面の情報を読み出
すので、転送レートが速くできるという効果がある。ま
た、逆方向に設定した場合、別な光ディスク４’の記録
面を読み出せ、複数のスイングアームに搭載されたアッ
センブリと共に光ディスク４’の両面の記録を読み出せ
るので、光ディスク４’に記憶できる情報量が増大する
という効果がある。

【０１０３】導波光の光軸方向と交わる方向に入射結合
部分を分割した図１における集積光検出器２を利用する
ことで、図１２の様な光情報処理装置は、信頼性の高
く、製造や調整の容易で、小型な装置が実現でき、さら
にスイングアーム型のアクセス機構により高速アクセス
が図られ、また、複数枚光ディスクを用いた場合は非常
に大きな情報記憶量を実現できるという効果がある。

【０１０４】次に、本発明のさらに他の実施例を図１３
を用いて説明する。この図１５において、ハウジング５
０に固定され、かつシステムコントローラ７０により駆
動される半導体レーザ１から射出した光は、集積光検出
器２に照射され、その反射光はハウジング５０に固定さ
れたコリメートレンズ７を通過し平行光とされる。この
光は反射ミラー６により反射され、対物レンズ３による
集光されて、光ディスク４に照射される。光ディスク４
で反射された光は再び対物レンズ３およびコリメートレ
ンズ７を通過し、集積光検出器２に照射される。但し、
集積光検出器の構造はこれまで説明してきた構成と同等
である。

【０１０５】ハウジング５０は外部ハウジング５１に固
定されている。

【０１０６】対物レンズ３はサスペンション６３により
保持されており、光ディスク４の記録面に垂直方向およ
び光ディスク４の半径方向に移動可能となっている。

【０１０７】これまで説明してきた方法により集積光検
出器２で信号が検出され、ピン６５を通じて信号がシス
テムコントローラ７０に送られる。

【０１０８】検出されたフォーカスエラー信号に応じ
て、システムコントローラ７０は磁気回路６０にある電
磁コイル６２に電流を流し、対物レンズ３を光ディスク
４の面に垂直方向に動かしてフォーカス制御を行う。

【０１０９】検出されたトラックエラー信号およびＩ／
Ｏバスを経由した外部装置からの情報アクセス要求に応
じて、システムコントローラ７０は磁気回路６１にある
粗動電磁コイル７１に電流を流し、直進レール機構５３
に搭載された外部ハウジング５１を光ディスク４の半径
方向に移動する。さらに、システムコントローラ７０は
磁気回路６０にある電磁コイル６２に電流を流し、対物
レンズ３を光ディスク４の半径方向に動かす。このよう
に外部ハウジング５１および対物レンズ３を移動させる
事により、光ディスク４に対するトラック制御を行う。

【０１１０】システムコントローラ７０は回転モータ５
５により光ディスクを回転させる。

【０１１１】システムコントローラ７０は、上記のよう
に得られた読み出し信号をＩ／Ｏバスを通じて外部の装
置に送り出す。

【０１１２】以上の動作を行うため、システムコントロ
ーラ７０は図中には記入されない任意の外部電源よりエ
ネルギーの供給を受ける。

【０１１３】この様な構成を用いることにより、電磁コ
イル６２により駆動する部分の重量を軽減にすることが
でき、駆動の安定化、外乱に対する信頼性を向上させる
ことができる。さらに図１３に示した光情報処理装置全
体の信頼性も同様に向上させることができるという効果
がある。

【０１１４】次に、本発明の他の実施例を図１４を用い
て説明する。この図１４において、ハウジングベース５
６に固定され、かつシステムコントローラ７０により駆
動される半導体レーザ１から射出した光は、集積光検出
器２に照射される。その反射光はハウジング５０に固定
された光学窓８を通過し対物レンズ３による集光され
て、光ディスク４に照射される。光ディスク４で反射さ
れた光は再び対物レンズ３および光学窓８を通過し、集
積光検出器２に照射される。但し、集積光検出器の構造
はこれまで説明してきた構成と同等である。

【０１１５】ハウジングベース５６、ハウジング５０、
光学窓８は互いに接続されており、密閉構造を有してい
る。また、ハウジングベース５６は外部ハウジング５１
に固定されている。

【０１１６】対物レンズ３はサスペンション６３により
保持されており、光ディスク４の記録面に垂直方向およ
び光ディスク４の半径方向に移動可能となっている。

【０１１７】これまで説明してきた方法により集積光検
出器２で検出されたフォーカスエラー信号に応じて、シ
ステムコントローラ７０は磁気回路６０にある電磁コイ
ル６２に電流を流し、対物レンズ３を光ディスク４の面
に垂直方向に動かしてフォーカス制御を行う。

【０１１８】検出されたトラックエラー信号およびＩ／
Ｏバスを経由した外部装置からの情報アクセス要求に応
じて、システムコントローラ７０は粗動モータ７２に電
流を流し、モータを回転させる。モータの回転はウォー
ムギア機構７３により減速され、ラックピニオン機構７
４により、直進レール機構５３に搭載された外部ハウジ
ング５１を光ディスク４の半径方向に移動する。さら
に、システムコントローラ７０は磁気回路６０にある電
磁コイル６２に電流を流し、対物レンズ３を光ディスク
４の半径方向に動かす。このように外部ハウジング５１
および対物レンズ３を移動させることにより、光ディス
ク４に対するトラック制御を行う。

【０１１９】システムコントローラ７０は回転モータ５
５により光ディスクを回転させる。システムコントロー
ラ７０は、上記のように得られた読み出し信号をＩ／Ｏ
バスを通じて外部の装置に送り出す。

【０１２０】以上の動作を行うため、システムコントロ
ーラ７０は図中には記載されない任意の外部電源よりエ
ネルギーの供給を受ける。

【０１２１】この様な構成を用いることにより、本構成
に示した光情報処理装置を運搬したり、アウトドアで利
用したりする場合で、ベース５２に荷重がかかったり振
動した場合でも、信頼性の高い装置を実現できるという
効果がある。

【０１２２】次に、本発明のさらに他の実施例を図１５
を用いて説明する。この図１５は本発明を構成する光学
構成のみを抜き出して示したものであり、本来は図１、
図１２、図１３、図１４の様な光情報処理装置としてシ
ステム化され得るものであるが、ここでは重複を避ける
ために光学系の説明のみを行う。

【０１２３】図１５において、半導体レーザ１から射出
した光は、集積光検出器２で反射し、波長板９を通過し
た後に対物レンズ３を通過して、光ディスク４の情報面
に集光する。ここで反射された光は、再び対物レンズ
３、波長板９を通過して、集積光検出器２に入射する。
集積光検出器２の機能はこれまで説明してきたものと同
様である。

【０１２４】集積光検出器にある光導波路に光ディスク
４からの反射光を入射させる場合、入射光の偏光方向に
よって最適入射角度が異なる場合がある。すなわち、平
面光導波路にＴＥモード（ Transvers Electric mode
）を励起する場合と、ＴＭモード（ Transvers Magne
tic mode ）励起する場合とで、最適入射角度が異なる
場合がある。

【０１２５】ＴＥモード励起の入射角度で入射結合部分
にＴＭモード励起となるべき入射光が入射しても、導波
光を励起できず、入射結合部分の反射率が増大する。ま
た、ＴＭモード励起の入射角度で入射結合部分にＴＥモ
ード励起となるべき入射光が入射しても、導波光を励起
できず、入射結合部分の反射率が増大する。

【０１２６】集積光検出器２に対する入射角度及び回折
格子の形状を例えばＴＥモード励起となるように設定す
る。そして、半導体レーザ１からの直接光がＴＭモード
励起となるように半導体レーザ１の偏光方向を選択す
る。この様にすると、光導波路に励起される導波光はわ
ずかとなり、直接光の反射率が増大し、光ディスク４に
至るレーザ光量が増大する。波長板９の機能は、光ディ
スク４からの反射光が集積光検出器２においてＴＥモー
ド励起となるようにすることである。これにより、反射
光は有効に導波光に変換される。以上のような構成にす
ると、トータルの光利用効率が増大するので、信号の品
位が増大するという効果がある。また、信号の品位が一
定であれば、半導体レーザ１からの射出光強度を落とす
ことができるので、エネルギー消費を抑えることがで
き、発熱などに起因する信頼性低下を最小限に抑えるこ
とができる等の効果がある。

【０１２７】この様な効果は、集積光検出器２に対する
入射角度、及び回折格子の形状をＴＭモード励起とし、
半導体レーザ１からの直接光がＴＥモード励起となるよ
うに半導体レーザ１の偏光方向を選択し、光ディスク４
からの反射光が集積光検出器２においてＴＭモード励起
となるようにした場合も全く同様である。

【０１２８】波長板９は、図１４における光学窓の位置
に取り付け、これを波長板と光学窓の両方の役割を持た
せることが可能である。これにより、部品数が少なくか
つ信頼性の高い光情報処理装置が実現できるという効果
がある。

【０１２９】次に、本発明の他の実施例を図１６を用い
て説明する。この図１６は本発明を構成する光学構成の
みを抜き出したものであり、本来は図１、図１２、図１
３、図１４の様な光情報処理装置としてシステム化され
得るものであるが、ここでは重複を避けるために光学系
の説明のみを行う。

【０１３０】図１６において、半導体レーザ１から射出
した光は、コリメートレンズ７で平行光とされ、ビーム
スプリッタ２７で反射され、対物レンズ３を通過して、
光ディスク４の情報面に集光する。ここで反射された光
は、再び対物レンズ３を通過し、ビームスプリッタ２７
を通過して集光レンズ２８により集光し、集積光検出器
２に入射する。

【０１３１】この様な構成によると、集積光検出器２に
は光ディスク４からの反射光のみしか照射されず、直接
光等の信号に不要な光が照射されないので、信号の品位
が高まるという効果がある。また、図４において、反射
層２２は直接光が光検出器に入射することを防止する機
能を有すると論じたが、直接光が集積光検出器２に到達
しないことから、この反射層を省略することができ、構
造が単純化するという効果がある。

【０１３２】次に、本発明のさらに他の実施例を図１７
を用いて説明する。この図１７は本発明の入射結合部分
のみを抜き出したものであり、これまで論じてきたよう
なシステム化を図れることは言うまでもない。

【０１３３】図１７は入射結合部分にプリズムカップラ
ーを用いた場合の適用例を示している。この図１７にお
いて、半導体基板１０にはＰ層１３ａ〜１３ｃ及び裏面
電極２４が形成され、複数のＰＩＮ光検出器を構成して
いる。また、半導体基板１０にはバッファ層８０が形成
されているが、これはＰ層１３ａ〜１３ｃの上部で厚み
が薄くなるように形成されている。入射光１０４は入射
プリズム８３に入射する。入射光１０４は入射プリズム
８３の底面８５で全反射が生じるように、入射プリズム
８３の屈折率が選ばれている。入射光１０４は底面８５
で全反射を起こすが、この際、入射プリズム８３の外部
にエバネッセント波を生じさせる。このエバネッセント
波の領域内に光導波路１８を設置すると、導波光が光導
波路１８内部に励起される。

【０１３４】光導波路１８はＰ層１３ａ〜１３ｃ付近で
ＰＩＮ構造に近づくので、各々のＰ層で区切られた各領
域の光導波路で励起された導波光は、独立して半導体基
板１０に吸収されて電流に変換され、外部に出力され
る。

【０１３５】光導波路上にはバッファ層８１が形成され
る。バッファ層８１には、接着剤、マッチングオイルも
しくはエアギャップなどのギャップ保持部８２を介して
入射プリズム８３が設置されている。

【０１３６】入射光１０４の他に不要な外乱光が存在す
る場合、反射層８４をＰ層上部に、光導波路１８とはバ
ッファ層８０を介して設置する。この様にすると、入射
光１０４のみを選択的に検出できるので、信号の品位が
向上できる効果がある。

【０１３７】入射プリズム８３に図８における直接光１
０３を照射し、入射プリズム底面での反射光を図１若し
くは図３の光ディスク４に照射することがある。そし
て、光ディスク４からの反射光を図１９の入射光１０４
として利用する。これにより、図１などと同様の機能を
有する集積光検出器が形成できる。

【０１３８】光導波路１８には図８のような導波光吸収
部２６や、図９のような導波路ミラー３１及び直接光の
光検出器を設置できる。この様な手法により、図８及び
図９の集積光検出器と同様の機能を有する集積光検出器
が形成できる。

【０１３９】以上のように、入射プリズムを用いること
で、入射回折格子を省略することができ、構造を簡単化
させることができるという効果がある。

【０１４０】次に、本発明の他の実施例を図１８を用い
て説明する。この図１８において、ハウジング５０に固
定され、かつシステムコントロ−ラ７０により駆動され
る半導体レ−ザ１から射出した光は、集積光検出器２に
照射され、その反射光はハウジング５０に固定されたコ
リメ−トレンズ７を通過し平行光とされる。この光は外
部ハウジング５１に固定された透過窓２０１を通過し、
反射ミラ−６に反射され、対物レンズ３により集光され
て、光デイスク４に照射される。光デイスク４で反射さ
れた光は再び対物レンズ３およびコリメ−トレンズ７を
通過し、集積光検出器２に照射される。但し、集積光検
出器２の構造はこれまで説明してきた構成と同様であ
る。

【０１４１】ハウジング５０はベ−ス５２ａに取付部分
２００を介して固定されている。対物レンズ３はサスペ
ンション６３により保持されており、光デイスク４の記
録面に垂直方向および光デイスク４の半径方向に移動可
能となっている。

【０１４２】これまで説明してきた方法により、集積光
検出器２で信号が検出され、ピン６５を通じて信号がシ
ステムコントロ−ラ７０に送られる。

【０１４３】検出されたフォ−カスエラ−信号に応じ
て、システムコントロ−ラ７０は、磁気回路６０にある
電磁コイル６２に電流を流し、対物レンズ３を光デイス
ク４の面に垂直方向に動かしてフォ−カス制御を行う。

【０１４４】検出されたトラックエラ−信号およびＩ／
Ｏバスを経由した外部装置からの情報アクセス要求に応
じて、システムコントロ−ラ７０は磁気回路６１にある
粗動電磁コイル７１に電流を流し、直進レ−ル機構５３
に搭載された外部ハウジング５１を光デイスク４の半径
方向に移動する。さらに、システムコントロ−ラ７０
は、磁気回路６０にある電磁コイル６２に電流を流し、
対物レンズ３を光デイスク４の半径方向に動かす。この
ように、外部ハウジング５１および対物レンズ３を移動
させることにより、光デイスク４に対するトラック制御
を行う。

【０１４５】システムコントロ−ラ７０は回転モ−タ５
５により光デイスク４を回転させる。システムコントロ
−ラ７０は、上記のようにして得らた読み出し信号をＩ
／Ｏバスを通じて外部の装置に送り出す。

【０１４６】以上の動作を行うために、システムコント
ロ−ラ７０は図中に記載されていない任意の外部電力よ
りエネルギ−の供給を受ける。

【０１４７】このように構成したことにより、情報へア
クセスする際の可動部分である外部ハウジング５１から
ハウジング５０を切り放すことができ、可動部分の軽量
化が達成できて、電磁コイル６２により駆動する部分の
重量を軽減することができ、駆動の安定化、外乱に対す
る信頼性を向上させることができる。

【０１４８】図１から図１８までの実施例では、光ディ
スクに対する情報読み出しについてのみ論じてきた。光
ディスクの種類によっては、レーザ光の照射強度の変調
により情報を光ディスクに書き込める場合がある。この
場合、これまでの実施例におけるシステムコントローラ
は、Ｉ／Ｏバスを通じて外部の装置から情報書き込み要
求及び書き込み信号を受け取る。システムコントローラ
は、情報を書き込むトラックに光スポットを移動させ、
半導体レーザの射出強度を書き込み情報に従って変調
し、光ディスクに照射する光の量を変化させることで書
き込みを行う。この様にして、情報読み出しのみなら
ず、情報書き込みも行え得る信頼性の高い情報処理装置
が実現できるという効果がある。

【０１４９】また、図１から図１８までの実施例では、
レーザ光源として半導体レーザを例に取っているが、ガ
スレーザ、固体レーザ、その他のタイプのレーザでも良
い。さらに、これまでの実施例において、半導体レーザ
のおかれている場所からこれを取り除き、別な位置に任
意のタイプのレーザを設置してもよい。この場合、レー
ザからの射出光を光ファイバー等で半導体レーザの射出
点が位置していた場所に導びき、レーザ光源としても良
い。このような構成では、レーザ光源をトラッキング制
御の為の可動部分以外に設置することができるので、可
動部が軽量化し、装置の信頼性が向上するという効果が
ある。

【０１５０】さらに、図１から図１８までの実施例で
は、光導波路などを形成する基板として、半導体基板を
例に取っているが、これは光検出部の説明が容易であっ
たからで、特に半導体にこだわる必要はない。基板とし
て、ガラス等の誘電体や、絶縁体を用い、光検出部は蒸
着などを利用した薄膜半導体による光検出器を設けた
り、別途作成した光検出器を光検出部に接着するなどし
ても良い。

【０１５１】以上述べたように、本発明の実施例によれ
ば、光情報処理装置の光検出部分の入射角度誤差許容量
の拡大および入射光の位置決めの誤差許容量の拡大とを
両立させることができる。また、入射角度誤差許容量を
大きくすることができることは、製造誤差や波長変動等
にも強い事を意味しており、光検出部の総合的な光学特
性の改善が可能である。この様な光検出器を用いたこと
で、光情報処理装置の信頼性が向上できるという効果が
ある。

【０１５２】また、入射回折格子を導波光の光軸と交わ
る方向に分割した方ことや、波長板を用いた事で、光利
用効率が向上し、光情報処理装置の信頼性が向上すると
いう効果がある。また、光利用効率を従来と同様レベル
にするなら、レーザの射出強度を抑える事ができ、エネ
ルギー消費を低減できるという効果がある。

【０１５３】さらに、光検出器とレーザ光源との相対位
置の調整を、高い調整で容易に行うことができるという
効果がある。これを用いた光情報処理装置では、容易に
信頼性の高い装置を構築できるという効果がある。

【０１５４】また、通常の光検出器では信号光と迷光と
を分離して検出することは容易ではないが、本発明を用
いることで、目的の信号光のみを選択的に検出する機構
が容易に構成可能であり、これにより、信頼性の高い光
情報処理装置を提供することができるという効果があ
る。

【０１５５】

【発明の効果】本発明によれば、光情報処理装置の光検
出部分の入射角度誤差許容量の拡大および入射光の位置
決めの誤差許容量の拡大とを両立させることができるの
で、製造誤差や波長変動等にも十分対応することがで
き、光検出部の総合的な光学特性が改善し、光情報処理
装置の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光情報処理装置の一実施例を一部断面
にて示す正面図である。

【図２】図１に示す本発明の光情報処理装置の一実施例
を構成する光検出器の斜視図である。

【図３】図１に示す本発明の光情報処理装置の一実施例
を構成する光検出器を拡大して示す斜視図である。

【図４】図３に示す本発明の光情報処理装置の一実施例
を構成する光検出器の断面図である。

【図５】図３に示す本発明の光情報処理装置の一実施例
を構成する光検出器の平面図である。

【図６】本発明の光情報処理装置の一実施例を構成する
光検出器の他の例の断面図である。

【図７】本発明の光情報処理装置の一実施例を構成する
光検出器による光利用効率を説明する特性図である。

【図８】本発明の光情報処理装置の一実施例を構成する
光検出器のさらに他の例の断面図である。

【図９】本発明の光情報処理装置の一実施例を構成する
光検出器の他の例の断面図である。

【図１０】本発明の光情報処理装置の一実施例を構成す
る光検出器のさらに他の例の平面図である。

【図１１】図１に示す本発明の光情報処理装置の一実施
例を構成する光検出器、光源およびレンズ系の部分を一
部断面にて示す斜視図である。

【図１２】本発明の光情報処理装置の他の実施例を一部
断面にて示す斜視図である。

【図１３】本発明の光情報処理装置のさらに他の実施例
を一部断面にて示す正面図である。

【図１４】本発明の光情報処理装置の他の実施例を一部
断面にて示す正面図である。

【図１５】本発明の光情報処理装置を構成する光学構成
部分の一例を示す図である。

【図１６】本発明の光情報処理装置を構成する光学構成
部分の他の一例を示す図である。

【図１７】本発明の光情報処理装置を構成する光学構成
部分の他の一例を示す図である。

【図１８】本発明の光情報処理装置の他の実施例を一部
断面にて示す正面図である。

【符号の説明】

１・・・半導体レーザ、２・・・集積光検出器、３・・
・対物レンズ、４・・・光ディスク、４’・・・光ディ
スク、５・・・アッセンブリ、６・・・反射ミラー、７
・・・コリメートレンズ、８・・・光学窓、９・・・波
長板、１０・・・半導体基板、１０’・・・シリコン基
板、１１・・・誘電体薄膜、１２・・・バッファ層、１
３・・・Ｐ層、１３ａ〜１３ｃ・・・Ｐ層、１４・・・
チャネルストッパ、１４ａ〜１４ｃ・・・チャネルスト
ッパ、１５・・・入射回折格子、１５ａ〜１５ｆ・・・
入射回折格子、１６ａ〜１６ｆ・・・光検出器部、１６
・・・光検出部、１７・・・射出回折格子、１７ａ〜１
７ｃ・・・射出回折格子、１８・・・光導波路、１８ａ
〜１８ｃ・・・光導波路、１８’・・・光導波路、１９
・・・光導波路、２０・・・ボンディングパッド、２０
Ａ〜２０Ｄ・・・ボンディングパッド、２２・・・反射
層、２２ａ〜２２ｃ・・・反射層、２３・・・クラッド
層、２３ａ〜２３ｃ・・・クラッド層、２４・・・裏面
電極、２５・・・コンタクトホール、２６・・・導波光
吸収部、２６ａ〜２６ｃ・・・導波光吸収部分、２７・
・・ビームスプリッタ、２８・・・集光レンズ、２９・
・・配線、３０ｂ・・・反射膜、３１ｂ・・・導波路ミ
ラー、３２ｂ・・・導波路ミラー、３３ｂ・・・Ｐ層、
３４・・・Ｐ層、３５ｂ・・・射出回折格子、５０・・
・ハウジング、５０・・・回転軸、５１・・・外部ハウ
ジング、５２・・・ベース、５３・・・直進レール機
構、５５・・・回転モータ、５６・・・ハウジングベー
ス、５８・・・基板取付台、５９・・・補助ハウジン
グ、５９’・・・補助ハウジング、６０・・・磁気回
路、６０ａ・・・磁気ヨーク、６０ｂ・・・磁石、６１
・・・磁気回路、６２・・・電磁コイル、６２ａ・・・
フォーカシング電磁コイル、６２ｂ・・・トラッキング
電磁コイル、６３・・・サスペンション、６４・・・バ
ネサスペンション、６５・・・ピン、６６・・・ワイヤ
ー、６７・・・柔軟性配線、６７’・・・柔軟性配線、
７０・・・システムコントローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村勝彦茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光情報媒体からの反射光を電気信号に変換
する集積光検出器を備えた光情報処理装置において、基
板と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射光
を前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波路
内の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集積
光検出部を有する集積光検出器を備えたことを特徴とす
る光情報処理装置。
【請求項２】請求項１記載の光情報処理装置において、
前記導波光の光軸に沿う複数個の光検出部を、電気的に
接続したことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項３】請求項１記載の光情報処理装置において、
前記複数の集積光検出部における導波光の光軸と直角な
部分に、前記回折格子に入射したことにより発生する導
波光を吸収する導波光吸収部を設けたことを特徴とする
光情報処理装置。
【請求項４】請求項１記載の光情報処理装置において、
前記集積光検出部における光検出器の上面に光反射部を
設けたことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項５】光情報媒体からの反射光を電気信号に変換
する集積光検出器を備えた光情報処理装置において、基
板と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射光
を前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波路
内の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集積
光検出部を、前記導波光の光軸方向に並設したことを特
徴とする光情報処理装置。
【請求項６】光源からの光をレンズによって光情報媒体
に集光し、その反射光を集積光検出器によって電気信号
に変換し、この集積光検出器からの信号によって前記レ
ンズの焦点位置を制御する光情報処理装置において、前
記光源、レンズを収納した容器内に、基板と、この基板
上に形成された光導波路と、前記反射光を前記光導波路
に案内する入射回折格子および光導波路内の導波光を検
出する光検出部とからなる複数個の集積光検出部を有す
る集積光検出器を配置したことを特徴とする光情報処理
装置。
【請求項７】光源からの光をレンズによって光情報媒体
に集光し、その反射光を集積光検出器によって電気信号
に変換し、この集積光検出器からの信号によって前記レ
ンズの焦点位置を制御する光情報処理装置において、前
記レンズおよび反射ミラ−を収納した第１の容器の外側
に、前記光源および基板と、この基板上に形成された光
導波路と、前記反射光を前記光導波路に案内する入射回
折格子および光導波路内の導波光を検出する光検出部と
からなる複数個の集積光検出部を有する集積光検出器を
配置したことを特徴とする光情報処理装置。
【請求項８】光情報媒体からの反射光を電気信号に変換
する集積光検出器を備えた光情報処理装置において、基
板と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射光
を前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波路
内の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集積
光検出部を備えたことを特徴とする集積光検出器。
【請求項９】光情報媒体からの反射光を電気信号に変換
する集積光検出器を備えた光情報処理装置において、基
板と、この基板上に形成された光導波路と、前記反射光
を前記光導波路に案内する入射回折格子および光導波路
内の導波光を検出する光検出部とからなる複数個の集積
光検出部を、前記導波光の光軸方向に並設したことを特
徴とする集積光検出器。