JPH07169090A

JPH07169090A - 光情報並列記録再生装置

Info

Publication number: JPH07169090A
Application number: JP5310946A
Authority: JP
Inventors: Shigeyoshi Misawa; 成嘉三澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1993-12-13
Filing date: 1993-12-13
Publication date: 1995-07-04

Abstract

(57)【要約】【目的】光利用効率を高めて並列読出し処理を行うと
共に、光学系の解像度を高め、光源の波長変動により焦
点位置が変動しない安定した信頼性の高い信号検出を行
うことができる光情報並列記録再生装置を提供する。【構成】複数の光ビームを発生する光源部１０を設
け、これら複数の光ビームを集光させ光情報記録媒体１
５面上に複数の光スポットを照射する集光光学系１０ａ
を設け、光情報記録媒体１５からの複数の反射光が入射
するプリズムカプラ１２と、その入射した光が結合して
複数の導波光を得る光導波路２２と、それら複数の導波
光を各々独立して検出する複数の光検出器２０ａ〜２０
ｍとを有する導波路素子１７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクドライブ、
光ファイル、光カード、光テープ等の分野で用いられる
光情報並列記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、従来の光情報並列読出し光集
積デバイスの構成例を示すものである。Ｓｉの基板１上
にはＳｉＮの光導波路２が設けられており、その基板１
の一端部には光源としてレーザダイオード３が取付けら
れている。今、そのレーザダイオード３からの出射光は
光導波路２の端面に直接結合され、導波光４となってそ
の光導波路２中を伝搬する。そして、その導波光４は光
導波路２中に設けられたグレーティング５（正式には、
Ｂeamsplitting／imaging grating）を通過した後、直
線集光グレーティングカプラ６により基板上方に向けて
出射され、焦点位置となる光カード７面で直線上に複数
本の光ビームとなって照射される。これにより、光カー
ド７の面のデジタルマークに光が照射され各デジタルマ
ークからの反射光は、下方の基板面方向に向かって進み
直線集光グレーティングカプラ６に導かれ、再び光導波
路２と結合して光源方向に伝搬していき、グレーティン
グ５により回折かつ集光され、その集束光８はフォトダ
イオードアレイ９の端面に結像し、そのアレイを構成す
る個々のフォトダイオードにおいて光カード７のデジタ
ルマークの個々の像に対応した光量を検知し、これによ
り光カード７上のデジタルマーク列の上方を並列に検知
することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
並列読出し方法においては、以下に列挙するような種々
の問題点がある。まず、第一に、直線集光グレーティン
グカプラ６を用いて光カード７上に直線上に集光されて
いる。このため、光カード７のようなピットセルサイズ
の大きい用途にはよいが、光ディスクのような小さなピ
ット列に対しては垂直でかつ直線上に光を集光すること
になるため、そのディスク面上のピットが形成されてい
る領域以外の部分においても光ビームが照射されること
になり、これにより戻り光（反射光）を全て受光するこ
とができず、光利用効率が悪いものとなる。第二に、直
線集光グレーティングカプラ６は、その光学的特性上、
波面収差を小さくすることができず、このため光ディス
クのようなμｍオーダーのピットに対しては解像度が低
下して個々のピット信号の分離がやくにくく、良好な信
号を得ることができない。第三に、直線集光グレーティ
ングカプラ６は、光源となるレーザダイオード３の温度
変化、注入電流の変動等による波長変化に対して焦点位
置が変動してしまい、その結果、信号の検出の際に問題
が生じる。第四に、図１４のような構成では、焦点位置
検出手段やトラック位置検出手段がないため、高精度の
フォーカシングやトラッキングを行うことができず、光
ディスクの信号検出を正確に行うことができない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、複数の光ビームを発生する光源部を設け、これら複
数の光ビームを集光させ光情報記録媒体面上に複数の光
スポットを照射する集光光学系を設け、前記光情報記録
媒体からの複数の反射光が入射するプリズムカプラと、
その入射した光が結合して複数の導波光を得る光導波路
と、それら複数の導波光を各々独立して検出する複数の
光検出器とを有する導波路素子を設けた。

【０００５】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、導波路素子中に、導波路集光素子を配設
した。

【０００６】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、光源部と集光光学系との間に、ビ
ームスプリッタを配設した。

【０００７】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
発明において、ビームスプリッタとプリズムカプラとの
間に、ウェッジプリズムを配設した。

【０００８】請求項５記載の発明では、請求項４記載の
発明において、ビームスプリッタとウェッジプリズムと
を一体に形成した光学素子を設けた。

【０００９】請求項６記載の発明では、請求項３，４又
は５記載の発明において、光情報記録媒体からの反射光
の一部の光を検知しトラックエラー信号を得る第二の光
検出器を設けた。

【００１０】請求項７記載の発明では、請求項６記載の
発明において、第二の光検出器を、プリズムカプラの下
方の導波路素子の基板表面又は基板中に設けた。

【００１１】請求項８記載の発明では、請求項１〜７記
載の発明において、入射光をＴＥモードとＴＭモードと
に別個に励起させるように、光導波路の膜厚及び屈折率
を部分的に変化させて形成した。

【００１２】請求項９記載の発明では、請求項１〜８記
載の発明において、光源部は、単一ビームを各々別個に
出射する複数の発光素子を有する発光アレイから構成し
た。

【００１３】請求項１０記載の発明では、請求項１〜８
記載の発明において、光源部は、単一ビームを出射する
単一の光源と、その出射した単一ビームから複数の光ビ
ームを生成するグレーティングとから構成した。

【００１４】請求項１１記載の発明では、請求項１〜８
記載の発明において、光源部は、単一ビームを出射する
単一の光源と、その出射した単一ビームの位相を変え集
光した際に複数の光スポットが得られる光ビームを生成
する位相板とから構成した。

【００１５】請求項１２記載の発明では、請求項１〜１
１記載の発明において、光源部から出射した光ビームの
うち、ビームスプリッタによって光情報記録媒体へ向か
う光ビームと分離された光ビームを検知するモニタ用光
検出器を設けた。

【００１６】請求項１３記載の発明では、請求項１２記
載の発明において、モニタ用光検出器とビームスプリッ
タとの間に集光光学素子を配設し、この集光光学素子を
通過した得られた複数の集光スポットの光量を前記モニ
タ用光検出器により各々別個に検知するようにした。

【００１７】請求項１４記載の発明では、請求項２〜１
３記載の発明において、導波路集光素子として、導波路
集光ミラーを用いた。

【００１８】

【作用】請求項１記載の発明においては、光情報記録媒
体面での複数の光スポットに対応する光導波路中での複
数の導波光を個々の光検出器により独立に検出すること
により、光情報記録媒体からの複数の記録信号を光利用
効率を高めた状態で並列して同時に読取ることが可能と
なる。

【００１９】請求項２記載の発明においては、導波路集
光素子を設けたことにより、光検出器の位置や検出方法
を自由に選択することが可能となる。

【００２０】請求項３記載の発明においては、ビームス
プリッタを設けたことにより、光情報記録媒体からの反
射光を光源から出射された光ビームと効率良く分離する
ことが可能となる。

【００２１】請求項４記載の発明においては、ウェッジ
プリズムを設けたことにより、プリズムカプラに入射す
るビーム径を一段と小さくすることが可能となる。

【００２２】請求項５記載の発明においては、ビームス
プリッタとウェッジプリズムとを一体に形成した光学素
子を設けたことにより、部品点数を少なくし、スペース
の省略化を図ることが可能となる。

【００２３】請求項６記載の発明においては、光情報記
録媒体からの反射光の一部を第二の光検出器にて検出す
ることにより、トラックエラー信号を検出することが可
能となる。

【００２４】請求項７記載の発明においては、第二の光
検出器を導波路素子の基板表面又は基板中に設けたこと
により、基板中の他の部材と一緒に作り込むことができ
るため、作製が容易となると共に高い位置精度をもって
配置することが可能となる。

【００２５】請求項８記載の発明においては、ＴＥモー
ドとＴＭモードとをそれぞれ構造の異なる光導波路中に
励起させているため、検出される各光ビームのＴＥモー
ド光とＴＭモード光との差をとることにより、光情報記
録媒体からの光磁気記録信号を並列に得ることが可能と
なる。

【００２６】請求項９記載の発明においては、光源部を
発光アレイにより構成することにより、複数の光ビーム
を用いて光情報記録媒体への記録を並列に同時に行うこ
とが可能となる。

【００２７】請求項１０記載の発明においては、単一の
光源からの単一ビームをグレーティングにより複数の光
ビームに変換していることから、光源の数を最小限に抑
えた状態でより多くの光ビームを容易に発生させること
が可能となる。

【００２８】請求項１１記載の発明においては、単一の
光源からの単一ビームを位相板により複数の光ビームに
変換していることから、請求項１０記載の発明と同様な
作用効果を得ることが可能となる。

【００２９】請求項１２記載の発明においては、モニタ
用光検出器を用いて光源部から出射し光情報記録媒体へ
向かう光ビームの一部を検出することにより、その光源
部での光量変化をモニタして光量の安定化を図ることが
可能となる。

【００３０】請求項１３記載の発明においては、集光光
学素子により分離された複数の光ビームをモニタ用光検
出器により各々別個に検出することにより、光源部から
の複数の光ビームの光量の調節が可能となり、特に複数
の光源を有する場合には、それぞれ独立して光量の調節
や安定化が可能となる。

【００３１】請求項１４記載の発明においては、導波路
集光素子として導波路集光ミラーを用いたことにより、
光源の波長変動や導波モードの違いによって光導波路内
での導波光の集光スポットの位置が影響されるようなこ
とをなくすことが可能となる。

【００３２】

【実施例】本発明の第一の実施例を図１〜図３に基づい
て説明する。まず、本装置の全体構成を図１に基づいて
述べる。光源部は、単一の光ビームを各々別個に出射す
る複数の発光素子（図示せず）を有する発光アレイとし
ての半導体レーザアレイ１０からなっている。この半導
体レーザアレイ１０から出射した複数の光ビーム（ここ
では、３本の光ビーム）はコリメートレンズ１１を通っ
てビームスプリッタとしての偏光ビームスプリッタ１２
に入射して反射され、１／４波長板１３を通過すること
により直線偏波から円偏波に変換されて、対物レンズ１
４により集光されて光情報記録媒体としての光ディスク
１５の面（記録層）上に照射される。この場合、集光ス
ポットは３つに分離され、それぞれ別個の情報ピットに
対応しているものとする。そして、光ディスク１５から
の複数の反射光（戻り光）は、対物レンズ１４により集
光され、１／４波長板１３を通過して偏波面が９０°回
転した直線偏波となり、偏光ビームスプリッタ１２を透
過してウェッジプリズム１６によりビーム径が縮小さ
れ、導波路素子１７の上部のプリズムカプラ１８に入射
する。なお、半導体レーザアレイ１０から対物レンズ１
４までの光ディスク１５へ向かう光路の部材は、集光光
学系１０ａを構成している。

【００３３】ここで、導波路素子１７の構造を、図２及
び図３に基づいて述べる。導波路素子１７は、Ｓｉの基
板１９からなっており、この基板１９中の上面には光検
出器２０ａ〜２０ｍが形成されている。この基板１９の
上部には、膜厚の薄いバッファ層２１と、光導波路とし
ての光導波層２２と、クラッド層２３とが順次積層され
ている。また、基板１９の中央付近には、導波路集光ミ
ラー２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが設けられてい
る。さらに、プリズムカプラ１８の下方には高屈折率層
２５とギャップ層２３ａとが設けられ、高屈折率層２５
の下方の基板１９中の上面には第二の光検出器としての
光検出器２６が設けられている。そして、このように構
成された導波路素子１７において、光ディスク１５によ
り反射されプリズムカプラ１８に入射した複数の光は、
高屈折率層２５とクラッド層２３との間で反射される
が、その一部の光は光導波層２２に結合し、一方、その
光導波層２２に結合しなかったその他の一部の光はその
まま直進して光検出器２６に導かれる。

【００３４】この場合、光導波層２２に結合した導波光
２７（３本のビームが重なって見える）は、導波路集光
ミラー２４ａ，２４ｂ及び２５ａ，２５ｂに入射するこ
とにより２分割されさらに反射集光されることによりそ
れぞれ３分割された導波光２７ａ〜２７ｆとなる。これ
ら導波光２７ａ〜２７ｆのうち、導波光２７ａが光検出
器２０ａと２０ｂとの間に、導波光２７ｂが光検出器２
０ｃと２０ｄとの間に、導波光２７ｃが光検出器２０ｅ
と２０ｆとの間に、また、導波光２７ｄが光検出器２０
ｇと２０ｈとの間に、導波光２７ｅが光検出器２０ｉと
２０ｊとの間に、導波光２７ｆが光検出器２０ｋと２０
ｍとの間にそれぞれ集光され、これにより信号検出が行
われる。そこで、光検出器２０ａ〜２０ｍにおいて、各
種信号を検出する動作原理について説明する。今、光デ
ィスク１５が対物レンズ１４の焦点位置（合焦位置）に
ある時、図２に示すように、導波路素子１７に入射し導
波路集光ミラー２４ａ，２４ｂ、２５ａ，２５ｂにより
分離された導波光２７ａ〜２７ｆの各焦点が前述したよ
うな各光検出器間（２７ａと２７ｂ、２７ｃと２７ｄ、
２７ｅと２７ｆ、２７ｇと２７ｈ、２７ｉと２７ｊ、２
７ｋと２７ｍ）に位置するように、各光検出器２０ａ〜
ｍの配設位置を設定しておく。また、この時の各光検出
器２０ａ〜ｍの信号出力値をＡ〜Ｍとおく。このように
設定された状態において、光ディスク１５が合焦位置よ
りも遠ざかった時には光導波層２２中の各導波光２７ａ
〜２７ｆは収束ぎみとなり、信号出力値は、Ａ＜Ｂ、Ｃ
＜Ｄ、Ｅ＜Ｆ、Ｇ＞Ｈ、Ｉ＞Ｊ、Ｋ＞Ｍとなる。これと
は反対に、光ディスク１５が合焦位置よりも近づいた時
には各導波光２７ａ〜２７ｆは発散ぎみとり、Ａ＞Ｂ、
Ｃ＞Ｄ、Ｅ＞Ｆ、Ｇ＜Ｈ、Ｉ＜Ｊ、Ｋ＜Ｍとなる。この
ようにして光検出器２０ａ〜ｍに検出されることによっ
てフォーカスエラー信号Ｆｅの値は、Ｆｅ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｅ＋Ｈ＋Ｊ＋Ｍ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｉ＋Ｋ）…（１）として求めることができる。この場合、光ディスク１５
が合焦位置よりも遠ざかった時にはＦｅ＞０となり、近
づいた時にはＦｅ＜０となるため、これにより光ディス
ク１５の焦点位置からのズレ（遠近）状態を知ることが
できる。

【００３５】一方、光ディスク１５により反射されプリ
ズムカプラ１８に入射した光のうち、光導波層２２に結
合せずそのまま直進して光検出器２６に導かれる。今、
光検出器２６に検出される信号出力値をＺとすると、ト
ラックエラー信号Ｔｅの値は、Ｔｅ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｊ＋Ｋ＋Ｍ）−Ｚ …（２）として求めることができる。この場合、光ディスク１５
のトラックの溝（図示せず）が図１のＸ方向（紙面垂直
方向）に形成されているとすると、そのトラックの溝と
集光スポットとの位置関係により導波路素子１７に入射
する反射光のＹ方向（図１参照）の光量分布が変動す
る。このため、オントラック状態において、Ｔｅ＝０と
なるように光検出器２０ａ〜ｍ及び光検出器２６の信号
出力値を調節しておくことにより、プッシュプル法の原
理を用いてＦｅの正負の変化を調べることによりトラッ
キング状態を判断することができる。また、（１）
（２）式のフォーカスエラー信号Ｆｏ、トラックエラー
信号Ｔｒの値は、光ディスク１５を照射する３つの光ス
ポットのうち各光スポットが、１つのトラック上の記録
信号を検出する場合と、各光スポットが別々のトラック
上の記録信号を検出する場合とがあるが、どちらの場合
にも各光スポットの平均値的な値となる（詳細な説明は
後述する）。

【００３６】また、光ディスク１５に記録された情報と
なる各記録信号Ｓ₁，Ｓ₂，Ｓ₃ （３ビームの場合）につ
いては、Ｓ₁ ＝（Ａ＋Ｂ）＋（Ｇ＋Ｈ） …（３）Ｓ₂ ＝（Ｃ＋Ｄ）＋（Ｉ＋Ｊ） …（４）Ｓ₃ ＝（Ｅ＋Ｆ）＋（Ｋ＋Ｍ） …（５）として、各々独立して検出することができる。これによ
り複数の記録信号を同時に並列の状態で読み出すことが
できる。また、この場合、各光スポットを各々別個のト
ラックに対応させることにより、光ディスク１５が１回
記録可能型光ディスクや多数回の記録が可能な相変化型
光ディスクのような場合、並列に信号の記録を行うこと
もできる。

【００３７】なお、本実施例では、３つの光ビームを出
射する場合の例を示したが、これに限るものではなく、
対物レンズ１４の解像度の許す限り、光源の並列度をさ
らに多くすることもできる。このような場合には、光検
出器２０ａ〜ｍの数も光スポット数に対応させて増加さ
せる必要があり、さらにフォーカスエラー信号Ｆｅやト
ラックエラー信号Ｔｅもそれら対応させていく必要があ
る。また、ここでは、フォーカスエラー信号Ｆｅ、トラ
ックエラー信号Ｔｅについては、光検出器２０ａ〜ｍの
各信号出力値の平均値を算出するようにしていたが、こ
れに限るものではなく、例えば、Ｆｅ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） …（６）Ｔｅ＝（Ａ＋Ｇ）−Ｚ …（７）のようにどれか一つの光スポットの信号のみを求め、他
の信号を代表させてもよい。この他に、フォーカスエラ
ー信号Ｆｅやトラックエラー信号Ｔｅを複数の光スポッ
トの組合わせにより求められたり、それら信号をそれぞ
れ別個の光検出器の信号出力値により求めることもでき
る。

【００３８】また、本実施例では、光源部には、発光ア
レイとして半導体レーザアレイ１０を用いたが、この他
に、ＬＥＤアレイや各種の気体や固定レーザ、ＳＨＧ素
子等を用いることができる。コリメートレンズ１１は、
光源部からの出射用ビームが予め平行光に近い状態では
必ずしも必要ではない。そのレンズとしては、通常のレ
ンズの他に、非球面レンズ、分布屈折率レンズ、フレネ
ルレンズ、それら各レンズの組合わせを用いることがで
きる。ビームスプリッタとしては、特に偏光ビームスプ
リッタ１２に限るものではなく、無偏光ビームスプリッ
タを用いてもよい。１／４波長板１３は、ビームスプリ
ッタが無偏光の時には必要ない。ウェッジプリズム１６
としては、反射光のビーム径を小さくする必要がない時
は不要である。プリズムカプラ１８はグレーティングカ
プラを用いてもよい。このグレーティングカプラを用い
る場合には、導波路素子１７の高屈折率層２５は不要と
なる。クラッド層２３も光導波層２２の導波損失を問題
にしなければ不要となる。バッファ２１についても、導
波路損失を問題にしない場合や基板１９が透明材料の場
合は不要となる。また、導波路素子１７において、高屈
折率層２５の屈折率は、プリズムカプラ１８の屈折率と
同程度が望ましく、かつ、光導波層２２の屈折率よりも
高くする必要がある。この高屈折率層２５はプリズムカ
プラ１８とギャップ層２３ａ等の各層を結合する役目も
あり、高屈折率の接着剤等を適用することができる。光
導波層２２の屈折率は、バッファ層２１或いはクラッド
層２３の屈折率よりも高く設定する。ギャップ層２３
ａ、クラッド層２３、光導波層２２、バッファ層２１
は、誘電体、ガラス、有機材料等の透明な材料を、蒸
着、スパッタリング、ＣＶＤ、熱酸化等の方法を用いて
基板１９上に形成することができる。基板１９として
は、Ｓｉ基板を用いる他に、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の半導
体基板を用いたり、ガラス、誘電体、有機材料等の透明
・非透明な材料を用いることができる。このような材料
を用いた場合の基板１９中の光検出器２０ａ〜２０ｍ，
２６としては、α−Ｓｉ等の光検出器の構造とすればよ
い。また、導波路集光ミラー２４ａ，２４ｂ、２５ａ，
２５ｂは、クラッド層２３や光導波層２２をドライエッ
チングやウェットエッチングを用いてその一部を除去す
ることにより作製することができる。その除去した部分
に金属反射膜を塗布したり、光導波層２２より低屈折率
の材料を充填してもよい。

【００３９】次に、本発明の第二の実施例を図４に基づ
いて説明する。なお、前述した第一の実施例と同一部分
についての説明は省略し、その同一部分については同一
符号を用いる。

【００４０】前述した第一の実施例（図３参照）では、
第二の光検出器としての光検出器２６を基板１９の上面
（又は、基板中）に一体的に設けたが、ここでは、その
光検出器２６を、プリズムカプラ１８に入射し光導波層
２２に結合せずそのプリズム底面で反射した光２８の光
路上に配設したものである。これにより、光検出器２６
は、基板１９すなわち導波路素子１７から分離独立した
構成となっている。

【００４１】この場合、トラックエラー信号Ｔｅ及びフ
ォーカスエラー信号Ｆｅの検出方法は前記第一の実施例
と同様に行うことができる。ただし、トラックエラー信
号Ｔｅを検出する場合において、プリズムカプラ１８に
入射する光ビームのうち、±Ｙ方向の光量の光導波層２
２への結合効率は一定ではなく、その＋Ｙ方向ほど結合
効率が低く、その反対の−Ｙ方向ほど結合効率が高くな
る。言い換えると、＋Ｙ方向の光量は光検出器２６に多
く結合し、−Ｙ方向の光量は光導波層２２に多く結合し
て光検出器２０ａ〜２０ｍに導かれる。このような点を
考慮すると、トラックエラー信号Ｔｅは、前記（２）式
と同様にして求めることができる。

【００４２】なお、光検出器２６としては、半導体フォ
トダイオード（例えば、Ｓｉフォトダイオード等）を用
いることができる。ここでも、プリズムカプラ１８の代
わりに、グレーティングカプラを用いることができる。
また、高屈折率層２５、クラッド層２３、ギャップ層２
３ａ等は、第一の実施例と同様に必ずしも必要でない。
さらに、導波路集光ミラー２４ａ，２４ｂ、２５ａ，２
５ｂや光検出器２０ａ〜２０ｍ等の作製方法や形状も第
一の実施例と同様である。

【００４３】次に、本発明の第三の実施例を図５〜図７
に基づいて説明する。なお、前述した第一及び第二の実
施例と同一部分についての説明は省略し、その同一部分
については同一符号を用いる。

【００４４】前述した第一及び第二の実施例（図１、図
４参照）では、偏光ビームスプリッタ１２とウェッジプ
リズム１６とを各々別個に形成したが、本実施例では、
それら２つの光学的機能を兼ね備えかつ一体に形成され
た、光学素子としての偏光ビームスプリッタ２９を設け
たものである。

【００４５】この場合、半導体レーザアレイ１０から出
射された複数の光ビームは、コリメートレンズ１１によ
り平行光とされた後、偏光ビームスプリッタ２９に入射
し、その反射面２９ａで反射されて、１／４波長板１３
を通過して円偏波となり、対物レンズ１４により集光さ
れ光ディスク１５の記録面上に照射される。そして、そ
れら複数の反射光は、入射光路とは反対の光路を辿って
再び偏光ビームスプリッタ２９に入射し、今度はその反
射面２９ａを透過し屈折によりビーム径が小さくなり、
導波路素子１７の表面に設けられた小さな形状のプリズ
ムカプラ１８に入射する。各種信号の検出方法として
は、前述した図３や図４の構造の場合と同様にして求め
ることができる。従って、このように２つの光学素子を
一体に設けたことにより、部品点数を大幅に削減するこ
とができ、装置をコンパクト化してコストの低減を図る
ことができる。なお、偏光ビームスプリッタ２９として
は、偏光のものに限らず、無偏光のものを用いることも
できる。

【００４６】また、図６は、各光スポットＰ₁〜Ｐ₃を光
ディスク１５の同一のトラックＴ上に対応させた場合の
様子を示すものである。一方、図７は、各光スポットＰ
₁〜Ｐ₃を光ディスク１５の各々異なるトラックＴ₁〜Ｔ₃
上に対応させた場合の様子を示すものである。このこと
は、複数の記録信号を単一に読出したり又は並列に同時
に読出したりすることができると共に、１回記録型のも
のや多数型記録型のものに対応して１回記録を行ったり
並列記録を行ったりすることができ、これにより装置の
応用範囲を拡げることができる。

【００４７】次に、本発明の第四の実施例を図８に基づ
いて説明する。なお、前述した第一〜第三の実施例と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。

【００４８】本実施例では、光情報記録媒体として光磁
気ディスク（図示せず）を用いたことに伴い、導波路素
子１７の構造を一部変えたものである。すなわち、図８
に示すような導波路素子１７において、光導波層２２上
の一部に第二の光導波層３０を設け、これら２つの光導
波層２２，３０にプリズムカプラ１８からの入射ビーム
を結合させる。この場合、光導波層２２のみの部分はＴ
Ｅモードが、また、２つの光導波層２２，３０が重なる
部分はＴＭモードがそれぞれ同じ入射ビームの入射角で
励起するように、光導波層２２及び光導波層３０におけ
る膜厚と屈折率を調整して形成する。

【００４９】このような構成において、光磁気ディスク
からの反射光の偏波面の回転がない場合で、その偏波面
の方向が矢印方向Ｒに設定されているものとする。この
ような状態で光導波層２２のみで結合した光ビームは、
ＴＥモードを励起して伝搬し、導波路集光ミラー２５
ａ，２５ｂで反射集光され、光検出器２０ｇ〜２０ｍに
入射する。一方、２つの光導波層２２，３０に結合した
光ビームは、ＴＭモードを励起して伝搬し、導波路集光
ミラー２４ａ，２４ｂで反射集光され、光検出器２０ａ
〜２０ｆに入射する。光磁気記録信号Ｓ₁ は、Ｓ₁ ＝（Ａ＋Ｂ）−（Ｇ＋Ｈ） …（７）として求めることができる。今、矢印方向Ｒに入射ビー
ムの偏波面がある場合にＳ₁ ＝０となるように各光検出
器２０ａ〜２０ｍの信号出力値を調整しておく。ここ
で、光磁気ディスクからの反射光の偏波面が矢印方向Ｒ
より右回転した場合、ＴＥモードの励起光量が増加し、
ＴＭモードの励起光量が減少し、これにより、Ｓ₁ ＜０
の状態となる。これに対して、偏波面が矢印方向Ｒより
左回転した場合、ＴＥモードの励起光量が減少し、ＴＭ
モードの励起光量が増加し、これにより、Ｓ₁ ＞０の状
態となる。このようにＳ₁ の正負で反射光の偏波面の回
転方向すなわち光磁気記録信号を検知することができ
る。同様にして、他の光磁気記録信号Ｓ₂ ，Ｓ₃ は、Ｓ₂ ＝（Ｃ＋Ｄ）−（Ｉ＋Ｊ） …（８）Ｓ₃ ＝（Ｅ＋Ｆ）−（Ｋ＋Ｍ） …（９）として求めることができる。この場合、Ｓ₂ ，Ｓ₃ （こ
こでも、３ビームの場合とする）についても、その正負
の状態によって各々の光磁気信号を独立して検出するこ
とができる。従って、このように導波路素子１７に入射
した光ビームを構造の異なる光導波層２２，３０に導
き、ＴＥモードとＴＭモードとをそれぞれ励起させ、各
光ビームの光スポットのＴＥモード光とＴＭモード光と
の差動をとることにより、光磁気記録信号を並列な状態
で検出することができる。

【００５０】次に、本発明の第五の実施例を図９に基づ
いて説明する。なお、前述した第一〜第四の実施例と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。

【００５１】本実施例では、図９に示すように、導波路
素子１７上に形成される導波路集光素子としての導波路
集光ミラー２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを、導波光
２７の入射光軸Ｏに対して左右対称な形状となるように
形成したものである。ここでは、導波路集光ミラー２４
ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂを４枚用いているが、光磁
気ディスク用として用いなければ片側のみ、例えば導波
路集光ミラー２４ａ，２４ｂを用い、光検出器２０ａ〜
２０ｆにより検出するようにしてもよい。さらに、導波
路素子１７自体の大きさがそれほど大きくなくてもよけ
れば、導波路集光ミラー２４ａ又は導波路集光ミラー２
４ａ，２５ａのみの配置としてもよい。従って、このよ
うに導波路集光素子を各種形状に形成配置することがで
きるため、装置全体の構成をその技術分野に適した各種
形状に作製することができるようになり、その応用分野
を拡大することができる。

【００５２】次に、本発明の第六の実施例を図１０に基
づいて説明する。なお、前述した第一〜第五の実施例と
同一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
ては同一符号を用いる。

【００５３】本実施例は、前述した第五の実施例をさら
に応用したものである。すなわち、プリズムカプラ１８
の代わりにグレーティングカプラ３１を設け、導波路集
光素子として導波路集光ミラー２４ａ，２４ｂ，２５
ａ，２５ｂの代わりに入射光軸Ｏに対して左右対称な導
波路レンズ３２ａ，３２ｂを設けたものである。この導
波路レンズ３２ａ，３２ｂの場合にも、導波路集光ミラ
ー２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂの場合と同様な原理
により各種信号の検出を行うことができる。これによ
り、第五の実施例よりもその応用分野を一段と拡大する
ことができる。

【００５４】次に、本発明の第七の実施例を図１１に基
づいて説明する。なお、前述した第一〜第六の実施例と
同一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
ては同一符号を用いる。

【００５５】これまでの各実施例では、光源部として、
単一ビームを各々別個に発生（３ビーム用とした）する
発光アレイとしての半導体レーザアレイ１０を用いた
が、ここでは、その光源部の構成を変えたものである。
すなわち、図１１に示すように、光源部は、単一ビーム
を出射する単一の光源３３と、その出射した単一ビーム
から複数の光ビームを生成するグレーティング３４とか
ら構成したものである。この場合、グレーティング３４
は、コリメートレンズ１１と偏光ビームスプリッタ２９
との間の光路中に配置されている。このような光源部の
構成とされることにより、光源３３から出射した単一ビ
ームはグレーティング３４に入射することにより回折光
を生じ、複数の光ビームを発生させる。光ビーム数とし
ては、グレーティング３４のピッチや角度等を調節する
ことにより、±０次光、±１次光、±２次光…と回折光
の数を選択することにより行うことができる。そして、
このように発生した複数の光ビームは、これまでの各実
施例と同様に各種信号の検出用のビームとして用いるこ
とができる。従って、このように光源部に簡単な構造の
単一の光源３３を用いて複数の光ビームを容易に多数作
ることができるようになり、しかも、これにより装置の
低コスト及び小型化を図ることができる。

【００５６】次に、本発明の第八の実施例を図１２に基
づいて説明する。なお、前述した第一〜第七の実施例と
同一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
ては同一符号を用いる。

【００５７】本実施例は、前述した第七の実施例の変形
例を示すものである。すなわち、ここでは、グレーティ
ング３４を用いる代わりに、図１２に示すように、光ビ
ームの中心部の位相をπだけずらす位相板３５を配設し
た。このような光源部の構成としたことにより、光源３
３から出射した単一ビームは位相板３５により位相を変
えられ、その後集光されることにより、光ディスク１５
の焦点位置及び導波路集光ミラー２４ａ，２４ｂ，２５
ａ，２５ｂの焦点位置においては、複数の光スポット
（例えば、３光ビームを生成する）が得られ、これによ
り、それら複数の記録信号を独立して読み出すことがで
きる。従って、本実施例の場合にも、光源部に簡単な構
造の単一の光源３３を用いて複数の光ビームを容易に多
数作ることができ、装置の低コスト及び小型化を図るこ
とができる。

【００５８】次に、本発明の第九の実施例を図１３に基
づいて説明する。なお、前述した第一〜第八の実施例と
同一部分についての説明は省略し、その同一部分につい
ては同一符号を用いる。

【００５９】本実施例は、これまでの各実施例に対して
装置全体の光学的なレイアウトを変えることにより、構
成の簡素化を図るようにしたものである。すなわち、図
１３において、発光アレイとしての半導体レーザアレイ
１０を用い、これより出射した複数の光ビームはコリメ
ートレンズ１１を通過してプリズムカプラ１８に入射
し、その入射した光はプリズム底面で反射され反対方向
に出射し、対物レンズ１４により集光されて光情報記録
媒体としての光ディスク１５の面上に照射される。そし
て、この光ディスク１５からの反射光は、入射光路とは
逆の経路を辿り再びプリズムカプラ１８に入射して導波
路素子１７の光導波層２２に結合する。この場合、導波
路素子１７の構造としては、各種形状（図２，図８，図
９，図１０）をとることができる。そして、光検出器２
０ａ〜２０ｍに導波光を導くことにより、各種信号（記
録信号、光磁気記録信号、フォーカスエラー信号）を検
出することができる。なお、このような構成では、トラ
ックエラー信号をとることができないため、光検出器２
６については設けていない。また、光源部として単一ビ
ームを出射する光源３３を用いた図１１及び図１２に示
すような構成としてもよい。

【００６０】また、図１３の装置において、コリメート
レンズ１１により出射した光ビームが平行光ではなく発
散ぎみであったような場合、導波路素子１７に入射する
光ビームは集束ぎみのビームになっている。このような
ことから、導波路素子１７に導波路集光素子（導波路集
光ミラー２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ）が設けられ
ていなくても、その入射した集束ぎみのビームの各焦点
位置を光検出器２０ａ〜２０ｍに対応させることができ
る。また、このような場合には、集光性のない導波路ビ
ームスプリッタ（図示せず）により光導波層２２内でビ
ームを分割することもできる。なお、この図１３のみで
なく、図１や図５の構成においても適用することができ
る。

【００６１】最後に、本発明の第十の実施例について説
明する。なお、前述した第一〜第九の実施例と同一部分
についての説明は省略し、その同一部分については同一
符号を用いる。

【００６２】本実施例では、すでに図１に示したような
装置において、半導体レーザアレイ１０から出射した光
ビームＢ₀ のうち偏光ビームスプリッタ１２によって光
ディスク１５へ向かう光ビームＢ₁ と分離された光ビー
ムＢ₂ を検知するモニタ用光検出器３６を設けたもので
ある。また、同様にして、図５に示したような装置にお
いても、偏光ビームスプリッタ２９により分離された光
ビームＢ₂ の光路上に光検出器３６を配設させることが
できる。従って、このように偏光ビームスプリッタ１
２，２９によって分離された光源部からの出射ビームの
一部の光（光ビームＢ₂ ）を光検出器３６により検出す
ることにより、光源部の光量変化をモニタすることがで
き、これによりそのモニタ光をもとにフィードバック制
御することにより光源部の光量の安定化を図ることがで
きる。

【００６３】また、モニタ用光検出器３６と偏光ビーム
スプリッタ１２，２９との間に集光光学素子（図示せ
ず）を配設し、この集光光学素子を通過した得られた複
数の集光スポットの光量をモニタ用光検出器３６により
各々別個に検知するような構成とすることもできる。こ
の場合、モニタ用光検出器３６を複数の光スポットを別
個に検出できるように複数の光検出部（図示せず）に分
割して構成し、各光スポットの焦点位置にそれら光検出
部をそれぞれ対応して配置することにより、光源部の個
々の光パワーを独立してモニタできるようになり、これ
により各光源から出射する光出力を各々独立して調節す
ることができるようになる。

【００６４】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、複数の光ビーム
を発生する光源部を設け、これら複数の光ビームを集光
させ光情報記録媒体面上に複数の光スポットを照射する
集光光学系を設け、前記光情報記録媒体からの複数の反
射光が入射するプリズムカプラと、その入射した光が結
合して複数の導波光を得る光導波路と、それら複数の導
波光を各々独立して検出する複数の光検出器とを有する
導波路素子を設けたので、光情報記録媒体面での複数の
光スポットを光導波路中の個々の光検出器により独立し
て検出することにより光情報記録媒体に記録された複数
の記録信号を光利用効率を一段と高めた状態で並列して
同時に読出すことができ、これにより信頼性の高い信号
検出の処理を高速で行うことができる。また、導波路素
子には従来のような直線集光グレーティングカプラを用
いずに光結合を行っているため光学系の解像度を高める
ことができ、また、光源の波長変動に対しても焦点位置
が変動するようなことがなく安定した信号検出を行うこ
とができる。

【００６５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、導波路素子中に、導波路集光素子を配設し
たので、光検出器の位置や検出方法を自由に選択するこ
とができ、これによりフォーカスエラー信号の検出感度
を高め、導波路素子のコンパクト化を図ることができ
る。

【００６６】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、光源部と集光光学系との間に、ビー
ムスプリッタを配設したので、光情報記録媒体からの反
射光を光源から出射された光ビームと効率良く分離する
ことができる。

【００６７】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、ビームスプリッタとプリズムカプラとの間
に、ウェッジプリズムを配設したので、プリズムカプラ
に入射するビーム径を一段と小さくすることができ、こ
れによりビームの結合効率を高くしたり、入射角の許容
度を広くとることができる。

【００６８】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、ビームスプリッタとウェッジプリズムとを
一体に形成した光学素子を設けたので、部品点数を少な
くし、スペースの省略化を図ることができ、これにより
装置のコンパクト化を図ることができる。

【００６９】請求項６記載の発明は、請求項３，４又は
５記載の発明において、光情報記録媒体からの反射光の
一部の光を検知しトラックエラー信号を得る第二の光検
出器を設けたので、記録信号やフォーカスエラー信号の
検出に加えて、トラックエラー信号を検出することがで
きる。

【００７０】請求項７記載の発明は、請求項６記載の発
明において、第二の光検出器を、プリズムカプラの下方
の導波路素子の基板表面又は基板中に設けたので、基板
中の他の光検出器と同様にして作製することができ、こ
れにより作製が容易化すると共に高い位置精度をもって
配置することができる。

【００７１】請求項８記載の発明は、請求項１〜７記載
の発明において、入射光をＴＥモードとＴＭモードとに
別個に励起させるように、光導波路の膜厚及び屈折率を
部分的に変化させて形成したので、ＴＥモードとＴＭモ
ードとをそれぞれ構造の異なる光導波路中で励起させ光
スポット状態のＴＥモード光とＴＭモード光との差をと
ることにより、光情報記録媒体から光磁気記録信号を並
列に読取ることができる。

【００７２】請求項９記載の発明は、請求項１〜８記載
の発明において、光源部は、単一ビームを各々別個に出
射する複数の発光素子を有する発光アレイから構成した
ので、複数の光ビームを用いて光情報記録媒体への記録
を並列に同時に行うことができ、また、これにより高速
記録を行うことができる。

【００７３】請求項１０記載の発明は、請求項１〜８記
載の発明において、光源部は、単一ビームを出射する単
一の光源と、その出射した単一ビームから複数の光ビー
ムを生成するグレーティングとから構成したので、光源
の数を最小限に抑えた状態でより多くの光ビームを容易
に発生させることができ、これにより装置の低コスト化
と小型化を図ることができる。

【００７４】請求項１１記載の発明は、請求項１〜８記
載の発明において、光源部は、単一ビームを出射する単
一の光源と、その出射した単一ビームの位相を変え集光
した際に複数の光スポットが得られる光ビームを生成す
る位相板とから構成したので、光源の数を最小限に抑え
た状態でより多くの光ビームを容易に発生させることが
でき、これにより装置の低コスト化と小型化を図ること
ができる。

【００７５】請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１
記載の発明において、光源部から出射した光ビームのう
ち、ビームスプリッタによって光情報記録媒体へ向かう
光ビームと分離された光ビームを検知するモニタ用光検
出器を設けたので、光源部での光量変化をモニタして光
量の安定化を図ることができる。

【００７６】請求項１３記載の発明は、請求項１２記載
の発明において、モニタ用光検出器とビームスプリッタ
との間に集光光学素子を配設し、この集光光学素子を通
過した得られた複数の集光スポットの光量を前記モニタ
用光検出器により各々別個に検知するようにしたので、
光源部からの複数の光ビームの光量の調節が行え、特に
複数の光源を有する場合にはそれぞれ独立して光量の調
節や安定化を図ることができる。

【００７７】請求項１４記載の発明は、請求項２〜１３
記載の発明において、導波路集光素子として、導波路集
光ミラーを用いたので、光源の波長変動や導波モードの
違いによって光導波路内での導波光の集光スポットの位
置が影響されるようなことをなくすことができ、これに
よりフォーカスエラー信号等の各種信号の検出感度の低
下やノイズによる信号のＣ／Ｎの低下を防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例及び第十の実施例である
光情報並列記録再生装置の全体構成を示す光路図であ
る。

【図２】導波路素子の平面図である。

【図３】図２の導波路素子の導波光進行方向に沿って切
断した縦断側面図である。

【図４】本発明の第二の実施例を示す導波路素子の縦断
側面図である。

【図５】本発明の第三の実施例を示す光路図である。

【図６】１トラック上に各光スポットを対応させた場合
の様子を示す斜視図である。

【図７】複数のトラック上に各光スポットを各々別個に
対応させた場合の様子を示す斜視図である。

【図８】本発明の第四の実施例を示す導波路素子の平面
図である。

【図９】本発明の第五の実施例を示す導波路素子の平面
図である。

【図１０】本発明の第六の実施例を示す導波路素子の平
面図である。

【図１１】本発明の第七の実施例を示す光情報並列記録
再生装置の斜視図である。

【図１２】本発明の第八の実施例を示す光情報並列記録
再生装置の斜視図である。

【図１３】本発明の第九の実施例を示す光情報並列記録
再生装置の側面図である。

【図１４】従来例を示す光集積デバイスの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０光源部１０ａ集光光学系１２ビームスプリッタ１６ウェッジプリズム１７導波路素子１８プリズムカプラ２０光検出器２２光導波路２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ導波路集光ミラー
（導波路集光素子）２６光検出器２７導波光２９光学素子３２ａ，３２ｂ導波路集光素子３４グレーティング３５位相板３６モニタ用光検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光ビームを発生する光源部を設
け、これら複数の光ビームを集光させ光情報記録媒体面
上に複数の光スポットを照射する集光光学系を設け、前
記光情報記録媒体からの複数の反射光が入射するプリズ
ムカプラと、その入射した光が結合して複数の導波光を
得る光導波路と、それら複数の導波光を各々独立して検
出する複数の光検出器とを有する導波路素子を設けたこ
とを特徴とする光情報並列記録再生装置。
【請求項２】導波路素子中に、導波路集光素子を配設
したことを特徴とする請求項１記載の光情報並列記録再
生装置。
【請求項３】光源部と集光光学系との間に、ビームス
プリッタを配設したことを特徴とする請求項１又は２記
載の光情報並列記録再生装置。
【請求項４】ビームスプリッタとプリズムカプラとの
間に、ウェッジプリズムを配設したことを特徴とする請
求項３記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項５】ビームスプリッタとウェッジプリズムと
を一体に形成した光学素子を設けたことを特徴とする請
求項４記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項６】光情報記録媒体からの反射光の一部の光
を検知しトラックエラー信号を得る第二の光検出器を設
けたことを特徴とする請求項３，４又は５記載の光情報
並列記録再生装置。
【請求項７】第二の光検出器を、プリズムカプラの下
方の導波路素子の基板表面又は基板中に設けたことを特
徴とする請求項６記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項８】入射光をＴＥモードとＴＭモードとに別
個に励起させるように、光導波路の膜厚及び屈折率を部
分的に変化させて形成したことを特徴とする請求項１〜
７記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項９】光源部は、単一ビームを各々別個に出射
する複数の発光素子を有する発光アレイからなっている
ことを特徴とする請求項１〜８記載の光情報並列記録再
生装置。
【請求項１０】光源部は、単一ビームを出射する単一
の光源と、その出射した単一ビームから複数の光ビーム
を生成するグレーティングとからなっていることを特徴
とする請求項１〜８記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項１１】光源部は、単一ビームを出射する単一
の光源と、その出射した単一ビームの位相を変え集光し
た際に複数の光スポットが得られる光ビームを生成する
位相板とからなっていることを特徴とする請求項１〜８
記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項１２】光源部から出射した光ビームのうち、
ビームスプリッタによって光情報記録媒体へ向かう光ビ
ームと分離された光ビームを検知するモニタ用光検出器
を設けたことを特徴とする請求項１〜１１記載の光情報
並列記録再生装置。
【請求項１３】モニタ用光検出器とビームスプリッタ
との間に集光光学素子を配設し、この集光光学素子を通
過した得られた複数の集光スポットの光量を前記モニタ
用光検出器により各々別個に検知するようにしたことを
特徴とする請求項１２記載の光情報並列記録再生装置。
【請求項１４】導波路集光素子として、導波路集光ミ
ラーを用いたことを特徴とする請求項２〜１３記載の光
情報並列記録再生装置。