JPH0619847B2 - 光情報処理装置 - Google Patents

光情報処理装置

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JPH0619847B2
JPH0619847B2 JP59193666A JP19366684A JPH0619847B2 JP H0619847 B2 JPH0619847 B2 JP H0619847B2 JP 59193666 A JP59193666 A JP 59193666A JP 19366684 A JP19366684 A JP 19366684A JP H0619847 B2 JPH0619847 B2 JP H0619847B2
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optical waveguide
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optical
light receiving
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正治 俣野
牧 山下
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 (1)発明の技術分野 この発明は、半導体レーザなどからのレーザ光を集束
し、光ディスクの情報記録部に照射し、その反射光の強
度変化にもとづいて光ディスクの情報を読取る光ピック
アップ装置で代表される光情報処理装置に関する。
(2)従来技術の説明 近年、高記録密度の光ディスク・メモリが実用化される
にともない、高性能かつ小型軽量の光ピックアップ装置
の開発が期待されている。
従来の光ピックアップ装置の主要部は光学系と駆動系と
から構成されている。
光学系は基本的には、レーザ光を集束レンズで光ディス
クの情報記録部上に集光し、光ディスクからの反射光を
フォトダイオードで電気信号に変換する機能をもってお
り、光ディスク上の記録情報による反射光の光量変化が
電気信号として取出される。
光学系は、それらの作用によって、光ディスクに照射さ
れる光と光ディスクからの反射光とを分離するアイソレ
ータ光学系、光ディスクに照射される光を１μｍ径程度
のスポットに集束させるビーム集光光学系、およびフォ
ーカシング・エラーやトラッキング・エラーを検出する
ためのエラー検出光学系に分けられる。これらの光学系
は、光源としての半導体レーザ、各種レンズ類、プリズ
ム類、回折格子、ミラー、１／４波長板、フォトダイオ
ードなどの素子を適宜組合せることにより構成される。
駆動系には、フォーカシング駆動系、トラッキング駆動
系およびラジアル送り駆動系がある。
フォーカシング駆動系は、集束レンズで集光された光ビ
ームが光ディスク面に正しいスポットを形成するよう
に、集束レンズと光ディスク面との距離を適切に保つた
めの機構である。集束レンズをその光軸方向に動かして
調整するものが最も一般的である。
トラッキング駆動系は、レーザ・スポットが光ディスク
のトラックから脱線しないように追従させるための機構
である。この機構としては、集束レンズを光軸と垂直な
方向に動かして調整するもの、光ピックアップ・ヘッド
全体を光ディスクの半径方向に動かして調整するもの、
可動ミラー（ピボッティング・ミラー）により集束レン
ズへの入射光の角度を調整するものなどが一般的に用い
られている。
ラジアル送り駆動系は、光ピックアップ・ヘッドを光デ
ィスクの半径方向に送る機構であり、これには一般にリ
ニア・モータが使用される。
このような従来の光ピックアップ装置は、次のような欠
点をもっている。
光学系が複雑で光軸合わせがめんどうであるとともに、
振動により光軸がずれやすい。
部品点数が多く、組立てに時間がかかり生産性が悪い。
光学部品が高価であるために全体としても高価になる。
光学部品が大きいために光ピックアップ装置も大型とな
り、光学部品を保持する機構も必要であるから全体とし
て重くなる。
発明の概要 (1)発明の目的 この発明は、小型かつ軽量でしかも光軸合わせが不要な
光情報処理装置を提供することを目的とする。
(2)発明の構成、作用および効果 この発明による光情報処理装置は、第１の基板上に形成
された光導波路，光導波路に導光するレーザ光の光源，
光導波路上に形成され、光導波路を伝播する光を斜め上
方に出射させかつ集光するレンズ手段，第２の基板に形
成され、斜め上方から反射してくる上記光を受光する複
数の受光素子を含む受光手段，レンズ手段によって上方
に出射されずに漏洩して光導波路を伝搬する光の強度を
検知するための光強度検知手段，ならびに第２の基板に
作成され，受光手段の複数の受光素子から出力される受
光信号の少なくとも２つを入力して増幅する，フォーカ
シング・エラー信号生成用の第１の処理回路，トラッキ
ング・エラー信号生成用の第２の処理回路，読取信号生
成用の第３の処理回路，および光強度検知手段の検知信
号を増幅して出力する第４の処理回路を含む回路を備
え，第４の処理回路により増幅された検知信号により光
源からの出射レーザ光強度が一定になるように制御され
ることを特徴とする。第１の基板と第２の基板は一体で
あっても別体であってもどちらでもよい。
この発明においては、光学部品としてのレンズ，プリズ
ム，回折格子，ミラー，１／４波長板等が用いられてい
ないので、装置の小型化，軽量化を図ることができる。
とくに，光導波路からレーザ光を斜め上方に出射させか
つ斜め上方からの反射光を受光するようにしているか
ら、従来の光ピックアップ装置の光学系に必要であった
アイソレータ光学系を省略することができる。光軸合わ
せは、第１の基板と第２の基板とが別体である場合には
受光手段（第２の基板）の位置決めのみを行なえばよ
い。光導波路，レンズ手段および受光手段を同一基板上
に形成すれば，すなわち第１の基板と第２の基板とを一
体にすれば組立て時における光軸合わせは不要となる。
この発明によると、受光手段の複数の受光素子から出力
される受光信号の少なくとも２つを入力して増幅するフ
ォーカシング・エラー信号生成用の第１の処理回路，ト
ラッキング・エラー信号生成用の第２の処理回路，読取
信号生成用の第３の処理回路，および光強度検知手段の
検知信号を増幅して出力する第４の処理回路を含む回路
が第２の基板に作成されているので、光情報処理装置か
らフォーカシング・エラー信号，トラッキング・エラー
信号および読取信号がそれぞれ生成されかつ増幅されて
出力される。
このため微弱な受光信号が長い配線を通して出力され
て，トラッキング・エラー信号，トラッキング・エラー
信号およびび読取信号が生成されるのと異なりノイズの
少ない各種信号を得ることができる。これらの信号は，
とくに増幅されているのでフォーカシング制御，トラッ
キング制御および読取動作も比較的正確に行なうことが
容易となる。
この発明においては光強度検知手段の検知信号を増幅し
て出力している。したがってレンズ手段によって上方に
出射されずに漏洩した光を検知して検知信号にもとづい
て出射光レーザ光強度が一定となるように制御する構成
が簡素となる。
実施例の説明 (1)光ピックアップ・ヘッドの構成の概要 第１図は光ピッククアップ・ヘッドの構成の一例を示し
ている。基台(10)上に、半導体レーザ(11)および基板(1
2)が配置されかつ固定されている。半導体レーザ(11)は
基台(10)上に形成された電極(18)(19)に与えられる駆動
電流により駆動される。
基板(12)にはたとえばＳｉ結晶が用いられ、この基板(1
2)上面の熱酸化またはＳｉＯ２の蒸着もしくはスパッタ
により基板(12)上面にＳｉＯ２バッファ層が形成された
のち、たとえばコーニング７０５９などのガラスをスパ
ッタすることにより光導波層(21)が形成されている。半
導体レーザ(11)から出射したレーザ光はこの光導波層(2
1)に入射しかつ伝播する。光導波層(21)上にはコリメー
ティング・レンズ(22)、カップリング・レンズ(23)、漏
洩光検知素子(13)、漏洩光遮断用溝(15)、受光部(30)お
よび増幅回路(70)がこの順序配列で設けられている。コ
リメーティング・レンズ(22)は半導体レーザ(11)から出
射した広がりをもつレーザ・ビームを平行光に変換する
ものである。カップリング・レンズ(23)は、光導波層(2
1)を伝播してきたレーザ光を斜め上方に出射させるとと
もに、２次元的に集光（フォーカシング）するものであ
る。出射したレーザ光が集光してスポット（１μｍ径程
度）を形成する点がＰで示されている。光ディスクに記
録された情報を読取る場合には、レーザ・スポットＰが
光ディスクの情報記録面上に位置するように、この光ピ
ックアップ・ヘッド(9)が配置される。
受光部(30)は、光ディスクの情報記録面からの反射光を
受光するためのものであり、上述のレーザ・スポットＰ
の位置から斜め下方に反射してくる光を受光できる位置
に配置されている。
受光部(30)は、４つの独立した受光素子(31)〜(34)から
なる。受光素子(31)(32)は中央に隣接して配置され、こ
れらの受光素子(31)(32)前後に他の受光素子(33)(34)が
設けられている。これらの受光素子(31)〜(34)を形成す
べき部分を、バッファ層および光導波層(21)を形成する
ときにマスクで覆っておいて光導波層(21)が形成される
のを排除しておく。そして、この部分に不純物を拡散さ
せてＰＮ接合（フォトダイオード）をつくることによ
り、受光素子(31)〜(34)を構成する。
増幅回路(70)もまたＩＣ製造プロセスにより基板(12)に
形成される。受光素子(31)〜(34)の出力信号は基板(12)
上に形成された配線パターンにより増幅回路(70)に送ら
れる。増幅回路(70)の電気的構成の一例が第４図に示さ
れている。この回路(70)は、フォーカシング・エラー検
出用の差動増幅回路(71)、トラッキング・エラー検出用
の差動増幅回路(72)および情報読取り信号用の和動増幅
回路(73)から構成されている。光ディスクに記録された
情報は、反射光の強度変化として現われるから、すべて
の受光素子(31)〜(34)の出力信号の和信号が増幅回路(7
3)で生成されかつ増幅されて情報読取り信号となる。受
光素子(31)と(32)の和信号を記録情報の読取り信号とし
てもよい。フォーカシング・エラーおよびトラッキング
・エラー検出信号については後述する。いずれにして
も、増幅回路(70)から出力されるこれらの信号は基板(1
2)上に形成されさ電極(35)からワイヤボンディングによ
り基台(10)上の電極(36)に導かれる。各種の検知信号は
増幅回路(70)で増幅されたのちに外部に引き出されるか
ら、耐ノイズ性にすぐれている。増幅回路(70)の動作電
源も同じように適当な配線、電極を経て回路(70)に与え
られる。
光導波層(21)を伝播する光のすべてがカップリング・レ
ンズ(23)により出射（エア・カップリング）される訳で
はなく、出射されずにレンズ(23)の位置を通過して受光
部(30)の方に漏洩する光も存在する。漏洩光検知素子(1
3)は、この漏洩光の強度を検知するものである。光導波
層(21)を伝播する光の強度変動は漏洩光の強度変動とし
ても現われるから、漏洩光の強度を検知することにより
光導波層(21)を伝播する光の強度が間接的に検知され
る。この検知された強度信号は半導体レーザ(11)の駆動
回路（図示略）にフィードバックされ、半導体レーザ(1
1)の出力光の安定化が図られる。検知素子(13)としては
アモルファス・シリコン（ａ−Ｓｉ）、ＣｄＴｅ、Ｃｄ
Ｓなどが用いられ、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法等に
より光導波層(21)上に直接に形成される。検知素子(13)
の検知信号は光導波層(21)上に形成された配線パターン
および電極(16)を経て、ワイヤボンディングにより基台
(10)上の電極(17)に取出される。
光導波層(21)からの漏洩光のすべてが検知素子(13)で消
費されるとは限らない。受光部(30)は同一基板(12)に形
成されているから、検知素子(13)の部分を通過する漏洩
光があればこれを検知してしまうおそれがある。後述す
る第２図の例のように、受光素子(31)〜(34)が光導波層
(21)上に直接に形成されている場合にはなおさらであ
る。このことにより、光ピックアップ・ヘッドの誤動作
が招来されるおそれがある。
漏洩光遮断用溝(15)は、検知素子(13)と受光部(30)との
間に設けられており、検知素子(13)の位置を通過して受
光部(30)に向う光の伝播を、溝の壁面での光の反射や減
衰により防止する役目をもっている。この溝(15)は、イ
オンビーム加工、電子ビーム加工またはレーザ加工など
により基板(12)の光導波層(21)上に直接に形成すればよ
い。溝(15)の長さは伝播する光の幅よりも大きい。また
溝(15)の深さは光導波層(21)の厚さ程度でよい。
第２図は光ピックアップ・ヘッドの他の例を示してい
る。この光ピックアップ・ヘッド(9a)においては、受光
素子(31)〜(34)は、光導波層(21)上に直接にＣＶＤ法に
より４つの独立したアモルファス・シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）光起電力素子をつくることにより構成されている。
そして、これらの受光素子(31)〜(34)の出力信号のみな
らず、漏洩光検知素子(13)の検知信号も増幅回路(70)に
配線パターンにより入力している。増幅回路(70)には漏
洩光検知信号の増幅回路も設けられている。したがっ
て、増幅回路(70)からは、情報読取り信号、フォーカシ
ング・エラー検出信号およびトラッキング・エラー検出
信号に加えて、漏洩光検知信号が増幅されて出力され
る。
光起電力素子の材料としては、上述したようにａ−Ｓｉ
の他にＣｄＴｅ、ＣｄＳなどを用いることが可能であ
り、これらを光導波層(21)上に蒸着法、スパッタ法など
により形成し光伝導セルとしてもよい。
受光部(30)をＣＶＤ法などのマスク処理によりその位置
を正確に設定して形成することができるので、組立時に
おける光軸合わせは不要となり、また構造が簡単なため
に生産性も向上する。
第１図および第２図においては、光導波層(21)は受光部
(30)、増幅回路(70)の方までのびているが、検知素子(1
3)と溝(15)との間の位置程度まで形成し、受光部(30)お
よび増幅回路(70)が設けられている場所には光導波層を
形成しないようにすることもできる。
第３図はさらに他の光ピックアップ・ヘッド(9b)を示し
ている。受光部(30)および増幅回路(70)は、光導波層(2
1)が形成された基板(12a)とは別体の基板(12b)に形成さ
れている。この基板(12b)は上述のようにＳｉからな
る。
基板(12a)にはたとえばｎＧａＡｓ結晶が用いられ、こ
の基板(12a)上面に、後に詳述するようにＡｌＧａＡｓ
層を介してｐＧａＡｓによる光導波層(21)が形成されて
いる。半導体レーザ(11)は基板(12a)に一体的に形成さ
れており、電極(7)(8)間に与えられる駆動電流により駆
動される。半導体レーザ(11)から出射したレーザ光は光
導波層(21)に入射しかつ伝播する。
このように、基板(12a)と(12b)とを別体に構成した場合
には、光導波層(21)を形成すべき基板(12a)としてＳｉ
以外の材料を用いることができるので、第３図に示すよ
うに、半導体レーザ(11)を基板(12a)に一体的につくる
こともできるし、基板(12a)をＬｉＮｂＯ３やＧａＡｓ
のような電気光学効果をもつ材料で構成することによ
り、後に述べるようにフォーカシングやトラッキングの
制御を電気的に行なえるようになる。ＬｉＮｂＯ３結晶
を基板(12a)として用いた場合には、その上面にＴｉを
熱拡散することにより光導波層(21)を形成することがで
きる。また、ＬｉＮｂＯ３上面にａ−Ｓｉによる光検知
素子を形成することができる。
(2)半導体レーザと光導波層との結合 半導体レーザ(11)と基板(12)上の光導波層(21)とは、第
１１図および第２図の実施例ではバット・エッジ（butt
edge）結合法により結合されている。第２図に拡大し
て示されているように、基板(12)の結合端面が光学研摩
され、半導体レーザ(11)の活性層(14)と光導波層(21)と
の高さをあわせてこれらの両層(14)(21)の端面が対面す
るようにして、半導体レーザ(11)が電極パッド(18)上に
固定される。半導体レーザ(11)から出射されたレーザ光
は光導波層(21)内で広がる。半導体レーザ(11)の活性層
(14)内と光導波層(21)内の光の界分布をよく似た形をし
ているので高効率の結合が可能であるとともに、特別な
結合手段が不要であるという利点をもっている。基台(1
0)は半導体レーザ(11)のヒートシンクにもなる。
第３図に示されているように、半導体レーザ(11)が基板
(12a)と一体に形成された場合の半導体レーザ(11)の断
面の一例が第６図に示されている。ｎＧａＡｓ基板(12)
上にｎＡｌＧａＡｓ層（たとえばｎＡｌ０．３Ｇａ
０．７Ａｓ）(1)が形成され、この上に光導波層となる
ｐＧａＡｓ層(21)が形成されている。ｐＧａＡｓ層(21)
は半導体レーザ(11)の活性領域ともなっている。この活
性層(21)上にたとえだばｐＡｌ０．１７Ｇａ０．８３Ａ
ｓ層(2)が形成され、その上にｐＡｌ０．０７Ｇａ
０．９３Ａｓグレーティング層(3)がつくられている。
さらにｐＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓ層(4)があり、必要
ならばＳｉＯ２層を介して電極(6)が形成される。電極
(6)はワイヤボンディングにより基板(12)上の電極(8)に
接続されている。
第６図は分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体レーザの例であ
るが、光導波層と一体的に形成しうる他の半導体レーザ
としては分布反射型（ＤＢＲ）が半導体レーザがある。
これらの半導体レーザは、そこに形成されたグレーティ
ングにより安定なシングル・モードの発振が得られるの
で、光ピックアップ・ヘッドに好適である。
光導波層が形成された基板と半導体レーザとを別体で構
成した場合には、何らかのやり方により半導体レーザの
レーザ光を光導波層にカップリングさせなければならな
い。光カップリングの１つとして上述のようなパット・
エッジ結合法がある。これは、半導体レーザの活性層と
光導波層の端面を直接に対面させるものであるが、光導
波層の形成された基板の端面を高精度に研磨する必要が
あるとともに、上下、左右の光軸合わせが技術的にむず
かしいという問題がある。半導体レーザを基板に一体的
に形成することにより、光軸合わせや端面研磨がが不要
となるという利点がある。
(3)コリメーティング・レンズ 光導波層上に形成されるコリメーティング・レンズに
は、フレネル・レンズ、ブラッグ・グレーティング・レ
ンズ、ルネブルグ・レンズ、ジオデシック・レンズなど
がある。
第７図はフレネル・レンズ(24)を示すもので、光導波層
(21)上に光軸から離れるにしたがって巾が小さくなる
（チャープド、chirped）凹凸（グレーティング）(24a)
または屈折率分布が形成されている。
たとえば凹凸(24a)を形成する場合には、光導波層(21)
上にフォトレジストをスピンコートし、凹凸パターンと
同形の露光パターンを用いて露光後、現像することによ
り凸部となる部分のレジストを除去する。そして、たと
えばガラス、ｐＧａＡｓ等をスパッタする。最後にすべ
てのレジストを除去すれば光導波層(21)上にスパッタさ
れたガラス等による凸部が残り、他の部分が凹部に相当
することによって結局凹凸(24a)が形成される。
屈折率分布を作成する場合には、上述のレジスト・パタ
ーンを作成したのち、その上にたとえばＴｉ膜を形成す
る。そしてリフトオフ法によりＴｉパターンを形成す
る。上述の凸部となる部分にのみＴｉ膜が残ることにな
る。このＴｉを熱拡散させることにより、Ｔｉがドープ
された部分の屈折率が増大し、第７図に示す凹凸(24a)
のパターンの屈折分布がつくられる。すなわち凸部に相
当する部分の屈折率が増大する。
ブラッグ・グレーティング・レンズ(25)は第８図に示さ
れているように、光導波層(21)上に光軸からの距離が大
きくなるほど光軸とのなす角が大きくなる凹凸(25a)ま
たは屈折率分布を設けたものである。このレンズ(25)
は、フレネル・レンズ(24)と同じ方法により作製され
る。
第９図はルネブルグ・レンズ(26))を示すものである。
ルネブルグ・レンズ(26)は、光導波層(21)上に中央部が
最も厚く周囲にいくにつれて薄くなるなだらかな厚み分
布をもつ高屈折率薄膜を平面からみて円形に形成したも
のである。
これはたとえば、光導波層(21)上方に円形開口をもつマ
スクを配置し、ガラス、ｐＧａＡｓなどをスパッタする
ことにより作製される。円形開口を通って光導波層(21)
に向うスパッタされた物質は光導波層(21)に到達するま
でに広がるので、周囲にいくほど膜厚の薄い薄膜が形成
される。
第１０図はジオデシック・レンズ(27)を示している。光
導波層(21)を形成する前に基板(12)表面に曲面をもつく
ぼみを形成し、このくぼみにそって光導波層(21)を形成
する。
(4)カップリング・レンズ 第１図から第３図に示されているカップリング・レンズ
(23)は、２次元フォーカシング・グレーティング・カプ
ラであり、１つのレンズで光の出射機能と２次元機能と
をもつ。これは、進行方向に向うほど周期（間隔）が小
さくなる円弧状のグレーティング（凹凸）から構成され
ている。このグレーティング・カプラもまた、上述した
フレネル・レンズと同じような方法により作製される。
第１１図はカップリング・レンズ(23)の他の例を示して
いる。カツプリング・レンズ(23)は、フレネル型のグレ
ーティング・レンズ(28)（上述のフレネル・レンズ(24)
と同じ構成）と、チャープ型（chirped）グレーティン
グ・カプラ(29)とから構成されている。フレネル・レン
ズは１点からら広がる光を平行光に変換する機能と、平
行光を集束させる機能をもつ。グレーティング・レンズ
(28)は平行光を光導波層(21)内で集束させるために用い
られている。グレーティング・カプラ(29)は、光の進行
方向に向って周期（間隔）が小さくなる直線状のグレー
ティングから構成されており、光導波層(21)内を伝播す
る光を出射させるとともに１直線に集光する機能をも
つ。光導波層(27)を伝播する光はグレーティング・レン
ズ(28)によって巾方向に集束されているから、グレーテ
ィング・レンズ(28)の焦点とグレーティング・カプラ(2
9)の焦点とが同一点Ｐにあれば、光導波層(21)から出射
した光は点Ｐで１点に集光する。
なお、第１図から第３図および第１１図においてはグレ
ーティング（凹凸）は、簡単のために巾をもたない線で
描写されている。
(5)漏洩光検知素子と半導体レーザのフィードバック制
御 第１図から第３図および第１１図に示された漏洩光検知
素子(13)は、漏洩光の伝播経路を横切るようにこの経路
の巾よりも長く形成されている。漏洩光をより多く受光
するために素子(13)の巾をさらに大きくしてもよい。第
１２図は漏洩光検知素子(13)の他の例を示すもので、平
面からみてカップリング・レンズ(23)を囲むような形状
に形成されており、この形状によるとカップリング・レ
ンズ(23)での散乱光も検知できる。
第１３図は漏洩光検知素子の製造の態様を示している。
第１３図(A)は、光導波層(21)上に単に素子(13)が形成
されたものである。光導波層(21)を伝播する光の界分布
は素子(13)にも及ぶので、素子(13)からは光の強度検知
信号が得られる。
第１３図(B)においては、光導波層(21)の表面上の一部
に、光の伝播する方向に直交する方向のグレーティング
が形成され、このグレーティングの上に素子(13)が蒸着
などの方法で形成されている。グレーティングの存在に
よって、光導波層(21)を伝播する漏洩光は素子(13)に入
射する方向に放射され、かなり多くの光のエネルギが素
子(13)で利用される。
第１３図(C)においては、光導波層(21)の上面が粗面と
され、この粗面上に素子(13)が形成されている。この場
合にも、光導波層(21)を伝播する漏洩光の多くが粗面で
散乱し素子(13)に入射する。
第１３図(D)においては、光導波層(21)にエッチング等
により窪みが形成され、この窪みに素子(13)が形成され
ている。光導波層(21)を伝播する漏洩光の多くが窪みの
傾斜面から素子(13)に入射し、窪みの底の部分の位置に
おいても伝播光の一部が素子に入射する。第１３図(E)
においては、半球面状の窪みが研磨等により形成されて
いる。
第１３図(F)では、素子(13)は光導波層(21)の終端面に
接した状態（実線で示す光導波層）でまたは途上におい
て（鎖線で示す光導波層）基板(12)内に埋込まれてい
る。たとえば、基板(12)に穴を形成し、この穴内に素子
(13)を蒸着する。この穴としては溝(15)を利用してもよ
い。
第１３図(G)においては光導波層(21)の終端部または途
上に形成された穴(13a)の壁面であって光導波層(21)の
端面に素子(15)が形成されている。
第１３図(H)においては、光導波層(21)の深さ全体にわ
たる大きな窪み(13a)が形成され、光導波層(21)はその
深さ方向全体にわたって傾斜面によってカットされた状
態となっている。この傾斜面に素子(13)が形成されてい
る。
第１３図(F)(G)(H)においては、素子(13)は光導波層(2
1)の端面に形成されているので、光導波層(21)を伝播し
てきた漏洩光のほとんどすべてが素子(13)に入力して利
用される。したがって、効率が高く、かつ大きな起電力
が得られる。これらの図において、穴または窪み(13a)
と漏洩光遮断用溝(15)とを共用してもよい。
第１３図(I)はさらに他の例を示している。ここでは、
光導波層(21)の厚さよりも深い穴(13a)または漏洩光遮
断用溝(15)が形成され、この穴(13a)または溝(15)内に
検知素子としてのフォトダイオードのチップ(13)が設け
られている。光導波層(21)から出射した光はこのフォト
ダイオード(13)に受光される。
上述のような漏洩光検知素子(13)の出力信号にもとづく
半導体レーザ(11)の制御は、公知のフィードバック制御
でよい。すなわち素子(13)の受光信号を一定時間ごとに
（ディジタル制御）または連続的に（アナログ制御）前
回の値とまたはある基準値と比較し、一定に保たれてい
れば半導体レーザ(11)の駆動電流をそのままの値に保持
する。受光強度が減少した場合には偏差が０になるよう
に駆動電流を増大させ、受光強度が増大した場合には駆
動電流を減少させる。このような制御の手順が第１４図
にフロー・チャートで示されている。このフィードバッ
ク制御によって、半導体レーザ(11)の出力を安定化する
ことができる。
(6)漏洩光遮断用溝 第１図から第３図および第１１図に示された漏洩光遮断
用溝(15)は、光の伝播方向にほぼ垂直に直線状に形成さ
れている。この溝(15)は構造が簡単で作成できる特徴を
もっている。
第１５図は漏洩光遮断用溝の他の例を示している。第５
図(A)に示された漏洩光遮断用溝(15)は、伝播してきた
光をその伝播方向と異なる方向（たとえばほぼ垂直な方
向）に反射させるように、光の伝播方向に垂直な方向か
らさらに傾けた形態に形成したものである。この溝(15)
は光軸の位置を頂点として折れた形につくられている
が、光の伝播経路を一直線状にかつ斜めに横切るように
形成してもよい。このようなタイプの溝を用いると、反
射光が半導体レーザ(11)に戻って入射することにより生
ずるバック・トーク・ノイズ防止をすることができる。
第１５図(B)に示された溝(15)は、カツプリング・レン
ズ側の壁面に波形加工が施されたものである。漏洩光は
この壁面によって散乱させられる。この壁面に他の形の
凹凸を形成するようにしてもよい。
(7)フォーカシング・エラーの検出 光ディスクの情報記録面にはそのトラックにそってディ
ジタル情報を長さや位置によって表わすピット（くぼ
み）が形成されている。第１６図は、光ディスク(81)と
光ピックアップ・ヘッド(9)との位置関係を、光ディス
ク(81)をその周方向にそって切断して示すものである。
カップリング・レンズ(23)から出射したレーザ光は光デ
ィスク(81)の情報記録面（第１６図ではピット(82)を含
む部分）で反射して受光部(30)で受光される。第１７図
は、光ディスク(81)からの反射光が受光部(30)を照射す
るその範囲を示している。
第１６図において、実線で示された光ディスク(81)およ
びピット(82)は、光ディスク(81)と光ピックアップ・ヘ
ッド(9)との間の距離が最適であり、出射光の光ディス
ク(81)上へのフォーカシングが正しく行なわれている様
子を 示すものである。このときの受光部(30)における
反射光の照射領域がＱで示されている。この照射領域Ｑ
は中央の受光素子(31)(32)上に位置しており、他の受光
素子(33)(34)には反射光は受光されない。なお、この第
１６図においては、より分かりやすくするために受光素
子(31)〜(34)はや突出して描かれている。
光ディスク(81)とピックアップ・ヘツド(9)との間の距
離が相対的に大きくはまたは小さくなって適切なフォー
カシングが行なわれない場合の光ディスク(81)の位置が
第１６図に鎖線で示されている。光ディスク(81)とピッ
クアップ・ヘッド(9)との間の距離が相対的に小さくな
った場合（−Δｄの変位）には、反射光の照射領域（Ｑ
１で表わされている）は受光素子(33)側に寄る。受光素
子(33)は差動増幅回路(71)の負側に、受光素子(34)は正
側にそれぞれ接続されているから、この場合には差動増
幅回路(711)の出力は負の値を示し、この値は変位量−
Δｄの大きさを表わしている。
光ディスク(81)とピックアップ・ヘッド(9)との間の距
離が相対的に大きくなった場合（＋Δｄの変位）には、
反射光の照射領域（Ｑ２で表わされている）は受光素子
(34)側に寄る。差動増幅回路(71)の出力は正の値を示
し、かつこの値は変位量＋Δｄを表わす。
このようにして、ピックアップ・ヘッド(9)からの出射
光ビームのフォーカシングが適切であるかどうか、フォ
ーカシング・エラーが生じている場合にはエラーの方向
と大きさがが差動増幅回路(71)の出力から検知される。
フォーカシング・エラーが無い場合には差動増幅回路(7
1)の出力は零である。
(8)トラッキング・エラーの検出 第１８図は、光ディスク(81)に形成されたピット(82)と
受光部(30)の受光素子(31)(32)とを同一平面上に配置し
て示したものであり、いわば光ディスク(81)をその面方
向に透視して受光素子(31)(32)をみた図である。差動増
幅回路(72)は受光素子(31)(32)との電気的接続関係を明
らかにする目的で図示されている。第１８図(A)は、レ
ーザ・ビーム・スポットＰの中心がトラック（ピット(8
2)）の巾方向の中心上に正確に位置している様子を示し
ている。第１８図(B)(C)はスポットＰががトラック（ピ
ット(82)）の左右にそれぞれ若干ずれ、トラッキング・
エラーが生じている様子を示している。いずれの場合に
も、適切にフォーカシングされているものとする。
レーザ・スポットＰが光ディスク(81)の情報記録面に当
たり、その反射光の強度がピット(82)の存在によって変
調される。これには、ピット(82)の巾よりもスポット・
サイズの方がやや大きいのでピット(82)の底面で反射す
る光とピット(82)以外の部分で反射する光とが存在し、
ピット(82)の深さが１／４λ（λはレーザ光の波長）程
度に設定されていることにより、上記の２種類の反射光
の間にπの位相差が生じて互いに打消し合い、光強度が
小さくるという説明や、ピット(82)の縁部で光の散乱が
生じこれにより受光される反射光強度が小さくなるとい
う説明などがある。いずれにしても、ピット(82)の存在
によって受光部(30)に受光される光強度は小さくなる。
受光素子(31)と(32)は光軸を境として左右に分割されて
いる。レーザ・スポットＰの中心とピット(82)の巾方向
の中心とが一致している場合には、受光素子(31)と(32)
に受光される光量は等しく、差動増幅回路(72)の出力は
零である。
第１８図(B)に示すように、レーザ・スポットＰがピッ
ト(82)の左側にずれた場合には、受光素子(31)に受光さ
れ光量の方が多くなり、差動増幅回路(72)からは正の出
力が発生する。逆に、第１８図(C)に示すように、レー
ザ・スポットＰがピット(82)の右側にずれると差動増幅
回路((72)には負の出力が生じる。
このようにして、差動増幅回路(72)の出力によりビーム
・スポットＰが光ディスク(81)のトラックに正確に沿っ
ているか、トラッキング・エラーが生じているか、それ
は左、右のどちらにずれたエラーかが検出される。
(9)フォーカシングおよびトラッキング駆動機構 第１９図から第２１図はフォーカシング駆動機構および
トラッキング駆動機構を示している。
支持板（ 100）の一端部に支持部材（ 101）が立設さ
れている。この支持部材（ 101）の両側下端部は切欠
かれている。（符号（ 102））。支持板（ 100）の他
端部上方には可動部材（ 103）が位置している。上下
方向に弾性的に屈曲しうる４つの板ばね（ 121）（ 1
22）の一端は支持部材（ 101）の上端両側および下部
切欠き（ 102）に固定されており、他端は可動部材
（ 103）の上端および下端の両側にそれぞれ固定され
ている。したがって、可動部材（ 103）はこれらの板
ばね（ 121）（ 122）を介して上下方向に運動しうる
状態で支持部材（ 101）に支持されている。
光ピックアップ・ヘッド(9)を載置したステージ（ 11
0）は、上部の方形枠（ 112）、方形枠（ 112）の両
端から下方にのびた両端（ 114）（ 115）および方形
枠（ 112）の中央部から下方にのびた中央脚（ 113）
から構成されている。方形枠（ 112）上に光ピックア
ップ・ヘッド(9)が載置固定されている。横方向に弾性
的に屈曲しうる４つの板ばね（ 131）の一端は可動部
材（ 103）の両側上、下部に固定され、他端はステー
ジ（ 110）の中央脚（ 113）の両側上、下部に固定さ
れている。ステージ（ 110）は、これらの板ばね（ 1
31）を介して横方向（第１８図の左右方向と一致する）
に運動しうる状態で支持されている。したがって、ステ
ージ（ 110）は、上下方向（フォーカシング）および
横方向（トラッキング）に移動自在である。
支持板（ 100）、支持部材（ 101）、可動部材（ 10
3）およびステージ（ 110）は非磁性材料、たとえばプ
ラスチックにより構成されている。
支持部材（ 101）および可動部材（ 103）の内面には
ヨーク（ 104）（ 105）が固定されている。ヨーク
（ 104）は、支持部材（ 101）に固定された垂直部分
（ 104a）と、これと間隔をおいて位置するもう１つの
垂直部分（ 104b）と、これらの両部分（ 104）（ 1
04b）をそれらの下端で結合させる水平部分とから構成
されている。ヨーク（ 105）もヨーク（ 104）と全く
同じ形状であり、一定の間隔をおいて離れた２つの垂直
部分（ 105a）（ 105b）を備えている。
これらのヨーク（ 104）（ 105）の垂直部分（ 104
a）（ 105a）の内面には、この内面側をたとえばＳ極
とする永久磁石（ 106）がそれぞれ固定されている。
そして、ヨーク（ 104）（ 105）の他方の垂直部分
（ 104b）（ 105b）と永久磁石（ 106）との間に、
ステージ（ 110）の脚（ 114）（ 115）がそれらに
接しない状態でそれぞれ入り込んでいる。
ステージ（ 110）の両脚（ 114）（ 115）のまわり
にはフォーカシング駆動用コイル（ 123）が水平方向
に巻回されている。またこれらの脚（ 114）（ 115）
の一部には、永久磁石（ 106）と対向する部分におい
て上下方向に向う部分を有するトラッキング駆動用コイ
ル（ 133）が巻回されている。
フォーカシング駆動機構は第２０図に最もよく示されて
いる。永久磁石（ 106）から発生した磁束Ｈは鎖線で
示されているようにヨーク（ 104）（ 105）の垂直部
分（ 104b）（ 105b）にそれぞれ向う。この磁界を横
切って水平方向に配設されたコイル（ 123）に、たと
えば第２０図において紙面に向う方向に駆動電流が流さ
れると、上方に向う力Ｆｆが発生する。この力Ｆｆによ
ってステージ（ 110）は上方に移動する。ステージ
（ 110）の移動量はコイル（ 123）に流される電流の
大きさによって調整することができる。したがって、上
述した差動増幅回路(71)の出力信号に応じてこの駆動電
流の方向を切換えることにより、および電流の大きさを
調整するまたは電流をオン、オフすることにより、フォ
ーカシング制御を行なうことができる。
トラッキング駆動機構は第２１図に最もよく表わされて
いる。コイル（ 133）の磁界Ｈを上下方向に横切って
配設された部分に、たとえば第２１図で紙面に向う方向
に（第１９図で下方に向って）駆動電流を流すと、第２
１図において上方に向う力（第１９図において横方向に
向う力）Ｆｔが発生し、ステージ（ 110）は同方向に
移動する。上述した差動増幅回路(72)の出力信号に応じ
てコイル（ 133）に流す電流をオン、オフしたり、電
流の方向、必要ならばその大きさを調整することによ
り、トラッキング制御を行なうことができる。
電気光学効果を利用してフォーカシングおよびトラッキ
ングの制御を行なうこともできる。たとえば、光導波路
(21)（および基板(12)）を電気光学効果をもつ材料（た
とえばＬｉＮｂＯ３やＧａＡｓ）で形成するか、または
グレーティング・レンズ(28)(41)〜(43)やグレーティン
グ・カプラ(29)(51)〜(53)（第１１図、第２２図参照）
の場所に電気光学効果をもつ材料（たとえばＺｎＯやＡ
ｌＮ）の薄膜を形成し、これらのレンズおよびカプラの
両側に電極を設ける。電極に印加する電圧を変えること
により、これらのレンズやカプラの焦点距離を調整する
ことができ、これによりフォーカシング制御やトラッキ
ング制御が行なわれる。グレーティング・レンズに代え
て、光導波層上に多数の電極からなる電極アレイを形成
し、この電極アレイに階段状電圧を印加することによっ
て光導波路に屈折率分布を形成する。このような屈折率
分布型のレンズを用いても、フォーカシングやトラッキ
ング制御が行なえる。また、光導波路(21)を伝播する光
ビームを電気光学効果を利用して偏向させることによ
り、トラッキングの制御も可能である。光ビームの偏向
はたとえば光とＳＡＷ（弾性表面波）との相互作用を利
用して達成することができる。
(10)他の実施例 第２２図は、３ビーム方式の光ピックアップ・ヘッド(9
0)を示すものである。この図において、第１図に示すも
のと同一物には同一符号が付されている。
ここでは、カップリング・レンズ(23)は、光導波層(21)
を伝播してきたレーザ光を斜め上方に３つに分離して出
射させるとともに、これらの光ビームを異なる３つの点
に２次元的に集光（フォーカシング）する。カップリン
グ・レンズ(23)は、コリメーティング・レンズ(22)によ
って平行光に変換されたレーザ光の伝播経路を横切って
一列に配列された３つのフレネル型グレーティング・レ
ンズ（フレネル・レンズ）(41)〜(43)と、これらのグレ
ーティング・レンズ(41)〜(43)によって３つに分割され
かつ集束される光の伝播経路上に設けられたチャープ型
（chirped）グレーティング・カプラ(51)〜(53)とから
構成されている。これらの各グレーティング・カプラ(5
1)(52)(53)から出射した光はそれぞれ点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ
３に集光する。これらのレーザ・スポットＰ１〜Ｐ３の
径は１μｍ程度であり間隔は２０μｍ程度である。中央
のレーザ・スポットＰ１は光ディスクの情報の読取りお
よびフォーカシング・エラー検出用であり、両側のレー
ザ・スポットＰ２、Ｐ３はトラッキング・エラー検出用
である。これらのスポットＰ１〜Ｐ３は同一平面上（光
ディスクの情報記録面）に焦点を結んでおり、かつほぼ
一直線状に並んでいる。
受光部(30)は、レーザ・スポットＰ１〜Ｐ３の位置から
斜め下方に反射してくる光を受光できる位置に配置され
ている。受光部(30)は、５つの独立した受光素子(91)〜
(95)からなる。中央の受光素子(91)は情報の読取り用で
あり、スポットＰ１からの反射光を受光する。その前後
にある受光素子(92)(93)はフォーカシング・エラー検出
用である。受光素子(91)の両側にある受光素子(94)(95)
はトラッキング・エラー検出用であり、スポットＰ２、
Ｐ３からの反射光をそれぞれ受光する。受光素子(92)(9
3)の出力信号が上述のフォーカシング・エラー検出用差
動増幅回路(71)に入力し、受光素子(94)(95)の出力トラ
ッキング・エラー検出用差動増幅回路(72)に入力する。
光ディスクに記録された情報は、反射光の強度変化とし
て現われる。スポットＰ１の反射光が受光素子(31)によ
り受光され、その出力信号が記録情報の読取り信号とな
る。受光素子(91)〜(93)の和信号を読取り信号としても
よい。
この実施例においても、受光素子(91)〜(95)はａ−Ｓ
ｉ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等によりまたはＰＮ接合により基
板(12)上または基板内に形成されている。また、基板(1
2)に回路(71)(72)等を含む増幅回路(70)が一体的に形成
されている。カツプリング・レンズ(23)と受光部(30)と
の間には漏洩光検知素子(13)および漏洩光遮断用溝(15)
が形成されている。
【図面の簡単な説明】
第１図は、光ピックアップ・ヘッドを示す斜視図であ
る。 第２図および第３図は、光ピックアップ・ヘッドの他の
例を示す斜視図である。 第４図は増幅回路の電気的構成の一例を示す回路図であ
る。 第５図は、半導体レーザと光導波層との光結合部分を示
す斜視図である。 第６図は、半導体レーザの他の例を示す断面図である。 第７図はフレネル型グレーティング・レンズを示す斜視
図である。 第８図はブラッグ型グレーティング・レンズを示す斜視
図である。 第９図はルネブルグ・レンズを示すもので、(A)は平面
図、(B)は断面図である。 第１０図はジオデシック・レンズを示すもので、(A)は
平面図、(B)は断面図である。 第１１図は、カップリング・レンズの他の実施例を示す
斜視図である。 第１２図は、漏洩光検知素子の他の例を示す平面図であ
る。 第１３図は、漏洩光検知素子の種々の例を示す断面図で
ある。 第１４図は、強度検知信号にもとづく半導体レーザの制
御の例を示すフロー・チャートである。 第１５図は、漏洩光遮断用溝の他の例を示す斜視図であ
る。 第１６図は、光ディスクと光ピックアップ・ヘッドとの
位置関係を示す断面図である。 第１７図は、受光部上におけるフォーカシング・エラー
の検出原理を示す図である。 第１８図は、トラッキング・エラーの検出原理を示す図
である。 第１９図から第２１図は、フォーカシングおよびトラッ
キング駆動機構を示すもので、第１９図は斜視図、第２
０図は第１９図のXX−XX線にそう断面図、第２１図は光
ピックアップ・ヘッドを除去して示す平面図である。 第２２図は、光ピックアップ・ヘッドのさらに他の例を
示す斜視図である。 (9)(9a)(9b)(90)……光ピックアップ・ヘッド、(11)…
…半導体レーザ、(12)(12a)(12b)……基板、(21)……光
導波層、(22)……コリメーティング・レンズ、(23)……
カップリング・レンズ、(30)……受光部、(31)〜(34)(9
1)〜(95)……受光素子、(70)……増幅回路。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の基板上に形成された光導波路， 光導波路に導光するレーザ光の光源， 光導波路上に形成され、光導波路を伝播する光を斜め上
    方に出射させかつ集光するレンズ手段， 第２の基板に形成され、斜め上方から反射してくる上記
    光を受光する複数の受光素子を含む受光手段， レンズ手段によって上方に出射されずに漏洩して光導波
    路を伝搬する光の強度を検知するための光強度検知手
    段，ならびに 第２の基板に作成され、受光手段の複数の受光素子から
    出力される受光信号の少なくとも２つを入力して増幅す
    る，フォーカシング・エラー信号生成用の第１の処理回
    路，トラッキング・エラー信号生成用の第２の処理回
    路，読取信号生成用の第３の処理回路，および光強度検
    知手段の検知信号を増幅して出力する第４の処理回路を
    含む回路， を備え， 第４の処理回路により増幅された検知信号により光源か
    らの出射レーザ光強度が一定になるように制御される光
    情報処理装置。
  2. 【請求項２】第１の基板と第２の基板が別体である，特
    許請求の範囲第(1)項に記載の光情報処理装置。
  3. 【請求項３】第１の基板と第２の基板とが一体である，
    特許請求の範囲第(1)項に記載の光情報処理装置。
  4. 【請求項４】レーザ光の光源が第１の基板に一体的に形
    成されている半導体レーザである，特許請求の範囲第
    (1)項に記載の光情報処理装置。
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