JPH083909B2 - 光ヘッド及びそれを用いた光ディスク駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ヘッドとそれを用いた光ディスク駆動装置
に係り、特に集光グレーティングカップラとビームスプ
リッタとを同一基板上に形成して成る光ヘッド及びそれ
を用いた光ディスク駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

第８図は、同一の基板上に集光グレーティングカップ
ラとビームスプリッタとを集積化した従来の光学式ヘッ
ド（光ヘッドと略称）の概略図を示したものであり、以
下、この図を用いて従来の技術を説明する。

同図において、１は基板、２はバッファ層、３は誘電
体薄膜導波路層、４は半導体レーザ、６は上記誘電体薄
膜導波路層３上に不等間隔曲線群にて形成された光学素
子で、光を誘電体薄膜導波路層３から導波路層３の上部
空間にとりだし、かつ一点に集光したり、また、この集
光点からの反射光を誘電体薄膜導波路層３に導く集光グ
レーティングカップラ、５はこの集光グレーティングカ
ップラ６と同様に誘電体薄膜導波路層３上において集光
グレーティングカップラ６と上記半導体レーザ４との間
に形成され、集光グレーティングカップラ６にて得られ
た光ディスク８からの反射光を反射光の進行方向におけ
る中心光軸に対して各々30度以下の角度で対称に２分割
するビームスプリッタ、10、10′はディスク８からの反
射光を受光して電気信号に変換する光検知器である。

次に上記構成に基づく従来の光ヘッドの動作について
説明する。半導体レーザ４から出た光は誘電体薄膜導波
路層３に注入され、誘電体薄膜導波路層３内を通過した
レーザ光は集光グレーティングカップラ６により誘電体
薄膜導波路層３外におけるディスク８上のピット９に集
光される。なお、14は集光スポットであり焦点を示す。
このディスク８で反射された光は再び集光グレーティン
グカップラ６により誘電体薄膜導波路層３に導かれる。
この導かれたレーザ光はビームスプリッタ５により上記
レーザ光の進行方向の中心光軸に対して各々30度以下の
角度で対称に分割される。この２分割された導波光15、
15′は光検知器10、10′に送り出され、この光検知器1
0、10′により電気信号に変換される。

なおこの種の光集積化ヘッドに関連するものには、例
えば特開昭61−296540号が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の光集積化された光ヘッドはビームスプリッ
タ５が光ディスク８からの反射光を誘電体薄膜導波路層
３において２分割する、いわゆるコプレーナの光学素子
として構成されているため受容角（光が素子に本来の入
射角よりずれて入射しても素子特性の劣化が小さく、許
容できる入射角のずれの大きさ）が小さく、焦点誤差信
号の検出範囲が狭くフォーカシングサーボが働く範囲が
狭く限定されるとともに、レーザ光の波長変動に対する
特性劣化が大きい、いわゆる色収差が大きいという課題
があった。

本発明者らは、かかる課題を解決するために、先に特
願昭63−127041号を提案した。この提案によって上記課
題は解消し得たが、ビームスプリッタの効率を更に高め
集光グレーティングカップラを通して入射してくる光記
録媒体からの反射光を損失なく２分割して受光器に集光
するには種々の改良検討が必要であった。本発明者らは
その結果としてビームスプリッタを構成する回折格子の
断面形状にその効率が依存するという知見を得た。

本発明は、上記知見に基いてなされたもので、その目
的とするところは、上記先に提案した発明におけるビー
ムスプリッタの光利用効率を更に高めるところにあり、
その第１の目的は光利用効率が高くかつ広範囲にフォー
カシングサーボが有効に働く改良された光ヘッドを提供
することにあり、第２の目的はその光ヘッドを用いた光
ディスク駆動装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記本発明の第１の目的は、 （１）レーザ光源と、このレーザ光源からのレーザ光を
光学基板上に設けられた光導波路に導きコリメートする
手段と、更にコリメートされた導波光を集光グレーティ
ングカップラにより前記光導波路上部空間に配置される
光記録媒体の記録・再生面上の一点に集光する手段と、
前記記録・再生面からの反射光を前記光導波路上に形成
されたビームスプリッタにより前記反射光を２分割して
基板内に射出すると共に基板外に集光してそれぞれの反
射光を受光検出して電気信号に変換する受光器とを備え
て成る光集積ヘッドであって、前記ビームスプリッタを
前記集光グレーティングカップラと前記レーザ光をコリ
メートする手段との間の前記光導波路上に設けると共
に、前記集光グレーティングカップラから入射する前記
反射光の光束のほぼ中心光軸を対称軸として前記反射光
を左、右に２分割するように１対の不等間隔の曲線状回
折格子で構成し、かつ前記回折格子の断面形状をその断
面内に対称軸を持たない鋸歯状形状としたことを特徴と
する光ヘッドにより、 （２）上記ビームスプリッタを構成する１対の不等間隔
の曲線状回折格子は、上記反射光の進行方向に突出した
曲面を形成すると共にその格子間隔も反射光の進行方向
に従って密としたことを特徴とする光ヘッドにより、 （３）上記レーザ光をコリメートする手段として、上記
レーザ光源側に突出した曲面を有すると共にレーザ光の
進行方向に従ってその間隔が疎となる不等間隔の回折格
子を上記光導波路上のレーザ光入射端部に設けたことを
特徴とする光ヘッドにより、 （４）上記集光グレーティングカップラが、光学基板
と、その表面に形成された前記基板より屈折率の高い導
波層から成る光導波路と、前記光導波路の表面に、この
表面と所定の射出角度θをもって上記導波光を前記基板
内へ射出せしめるように形成された等間隔の直線状回折
格子と、この射出光を前記基板の端面で前記光導波路表
面に垂直な方向に全反射させる基板端面と、前記全反射
光を前記基板の上部空間に集束せしめるレンズ手段とか
ら成ることを特徴とする光ヘッドにより、 （５）上記光導波路上に形成されたビームスプリッタと
集光グレーティングカップラとの間に表面弾性波素子か
ら成る導波光の偏向手段を設けて成ることを特徴とする
光ヘッドにより、 6.上記導波光の射出角度θが ただし、nsは上記基板の屈折率、を満足すると共に上記
導波光を基板端面で上記導波路に対し垂直方向に全反射
させるよう前記基板端面を前記導波路面から前記射出角
度θと同一の角度で傾斜せしめた反射面とした集光グレ
ーティングカップラを備えて成ることを特徴とする光ヘ
ッドにより、 （７）上記全反射光を上記基板の上部空間に集束せしめ
る手段として、上記導波路上の上記等間隔の直線状回折
格子に隣接して透過型フレネルレンズを配設した集光グ
レーティングカップラを備えて成ることを特徴とする光
ヘッドにより達成される。

ビームスプリッタを構成する回折格子の断面形状は、
通常矩形であるが本発明においては、上述のごとく鋸歯
状形状を有し、断面内に対称軸を持たない点が特徴であ
る。したがって一般に三角形状を有するが頂点を欠いた
台形状でもよく、また底辺を除く二辺がそれぞれ更に細
かい段階状になっていてもよい。いずれにしても頂点か
ら底辺に垂線を下した場合、二等辺三角形のように対称
軸を有する鋸歯状形状は除かれる。後の実施例の項で具
体的に説明するが、その好ましい代表例は底辺の一方の
内角がほぼ直角となる直角三角形状のものが回折格子の
形成し易さから好ましい。

また、本発明の第２の目的は、光ディスクを回転駆動
する回転駆動制御手段と、前記回転する光ディスク面と
所定間隔をおいて前記光ディスクの半径方向に走査駆動
することにより光情報の記録・再生を行なう光ヘッド及
び前記光ヘッドを搭載し走査駆動するアクチュエータ
と、前記光ヘッドの入出力信号処理手段とを有して成る
光ディスク駆動装置であって、前記光ヘッドをレーザ光
源と、このレーザ光源からのレーザ光を光学基板上に設
けられた光導波路に導きコリメートする手段と、更にコ
リメートされた導波光を集光グレーティングカップラに
より前記光導波路上部空間に配置される前記光ディスク
面上の一点に集光する手段と、前記光ディスク面からの
反射光を前記光導波路上に形成されたビームスプリッタ
により前記反射光を２分割して基板内に射出すると共に
基板外に集光してそれぞれの反射光を受光検出して電気
信号に変換する受光器とを備えて成る光集積ヘッドであ
って、前記ビームスプリッタを前記集光グレーティング
カップラと前記レーザ光をコリメートする手段との間の
前記光導波路上に設けると共に、前記集光グレーティン
グカップラから入射する前記反射光の光束のほぼ中心光
軸を対称軸として前記反射光を左、右に２分割するよう
に１対の不等間隔の曲線状回折格子で構成し、かつ前記
回折格子の断面形状をその断面内に対称軸を持たない鋸
歯状形状としたことを特徴とする光ディスク駆動装置に
より達成される。

なお、集光グレーティングカップラとしては、従来か
ら知られているものでもよいが、上述のごとく、コリメ
ートされたレーザ光を光導波路上に設けられた等間隔の
直線状回折格子により基板内に射出させると共に基板端
面で、この導波光を全反射させ導波路面に対し垂直に出
射した光ディスク面上に集光するものが特に好ましい。

また、前述のとおりビームスプリッタと集光グレーテ
ィングカップラ間に表面弾性波素子（SAW素子）を周知
の技術で形成することもでき、具体的には後の実施例の
中で触れるが、このSAW素子は、導波光の光路を左右に
偏向する機能を有するもので、実際に光ヘッドをアクセ
スしてトラッキング等の位置決めの微調整を行なう場
合、例えば光ディスクのアドレスの検索のスピードアッ
プ化に有効である。

〔作用〕

本発明における光ヘッドは、１対の不等間隔の曲線状
回折格子から成るビームスプリッタの作用により、集光
グレーティングカップラによって得られた情報記録面か
らの反射光をほぼ対称に２分割し、導波路層下部に所定
の射出角度で射出して光検知器に送り出すように動作す
る。このように動作するビームスプリッタは受容角が大
きく、このためフォーカシングサーボが有効に作用する
範囲が広くなる。また、本発明におけるビームスプリッ
タは、光源から伝播してきた光に対しては回折作用が働
かず光はそのまま伝播する。一方、これとは逆方向の光
記録媒体面で反射して伝播してきた光には回折作用が働
き、光をほぼ対称に２分割して受光器に集光させるよう
に非可逆的に動作する。このため光源を出射した光のう
ち受光器に到達する光の割合、すなわち光利用効率が高
くなる。本発明者らの実験によれば、回折格子の断面が
矩形のものに比較して本発明の鋸歯状のものは約3.5倍
の利用効率の得られることがわかった。

〔実施例〕

実施例１ 以下、本発明の一実施例を模式的に示した第１図及び
第２図を用いて説明する。

先ず光ヘッドの構成について説明すると、第１図はこ
の実施例の概略を示す平面図、第２図は側面図で、同図
においてこの実施例に係る光ヘッドは、誘電体またはガ
ラス等の光学基板１の表面に形成された上記基板より屈
折率の大な誘電体薄膜導波路層３とこの導波路層３にレ
ーザ光を注入する半導体レーザLDと、上記誘電体薄膜導
波路層３上に不等間隔曲線群の回折格子により形成さ
れ、上記半導体レーザの出射光を上記誘電体薄膜導波路
層３に導く入力グレーティングカップラから成るコリメ
ート手段16と、上記誘電体薄膜導波路層３上に形成され
た等間隔直線群の回折格子6aと同心円群の回折格子から
成る透過型フレネルレンズ6bの組により構成され、上記
誘電体薄膜導波路層３中を伝播してきたレーザ光（光の
進行方向を矢印で表示）を誘電体薄膜導波路層３外部の
基板内に射出角度θで出射しその端面1aで全反射させ情
報記録面であるディスク（ここでは図示していないが、
第８図の８を参照されたい）上の一点に光束７を集光さ
せる集光グレーティングカップラ６と、集光グレーティ
ングカップラ６により誘電体薄膜導波路層３に導かれた
ディスクからの反射光を、反射光の中心光軸を通り誘電
体薄膜導波路層３に垂直な平面に対してほぼ対称となる
よう２分割し集光するビームスプリッタ５と、ビームス
プリッタにより２分割された情報記録面（ディスク）か
らの反射光をそれぞれ受光して電気信号に変換するホト
ダイオードから成る光検知器10、10′と、集光グレーテ
ィングカップラとビームスプリッタの間に形成され、表
面弾性波によりレーザ光を偏向させるための表面弾性波
発生用電極12とで構成される。なお、ビームスプリッタ
５を構成する回折格子は反射光の進行方向に従ってその
間隔が密となり、しかも反射光の進行方向に突出した曲
面を有している。また、基板１、光検知器10、10′、半
導体レーザLDなどは、例えばアルミニウムなどの金属ス
テージ11上に載置される。

第９図は、上記ビームスプリッタ５の拡大一部断面を
示したものである。回折格子5aは図示のとおり鋸歯状を
形成しており、この例では内角の一方が左端の光源の入
射方向から右端の出射方向に鋭角αの角度をもって傾斜
しており、他方の内角が直径となっている。そして、格
子のピッチｄは右端の反射光の入射側から左端への反射
光の進行に従い徐々に密（短く）になっている。

次に上記構成に基づく光ヘッドの動作について説明す
る。まず半導体レーザLDからのレーザ光は入力グレーテ
ィングカップラから成るコリメート手段16により誘電体
薄膜導波路層３に導かれるとともに平行光に変換され、
このレーザ光は誘電体薄膜導波路層３を伝播して集光グ
レーティングカップラ６により誘電体薄膜導波路層３外
の基板１内に射出角度θ（この場合30度）で入射し、基
板端面1aで全反射し、再度導波路層３に入射し、これを
通過してフレネルレンズ6bにより、光束７は図示されて
いないディスク上の一点に集光される。

上記半導体レーザLDで発光されたレーザ光は、ビーム
スプリッタ５を通過する際、集光グレーティングカップ
ラ６の方向に伝播する場合にはブラッグ回折条件を満た
さずビームスプリッタ５により回折されない。光ディス
ク上に集光したレーザ光は信号ピットの有無に応じて散
乱または反射される。ディスクにより反射されたレーザ
光（光路を示す矢印がこれより逆向きとなる）は上記集
光グレーティングカップラ６により再び誘電体薄膜導波
路層３内に導かれる。この導かれたレーザ光はビームス
プリッタ５により上記レーザ光の進行方向の中心光軸を
通り誘電体薄膜導波路３に垂直な平面に対してほぼ対称
となるよう２分割され、この２分割されたレーザ光は基
板１内に所定の角度で射出され、収束レーザ光15となっ
てその端面1bから出射しそれぞれ光検知器10、10′に送
り出され、この光検知器10、10′において電気信号に変
換される。なお、ビームスプリッタ５から基板１に射出
される反射光の射出角度は、それを構成する回折格子の
ピッチを所定値に設定すれば一義的に設定できるもので
あり、また収束レーザ光15の収束点つまり焦点は、回折
格子の曲率を設定すれば一義的に設定できる。

表面弾性波素子12は、本質的なものではないが、印加
する音波の周波数を変化させることで、導波路内を通過
する導波光を容易に偏向することができ、光路位置決め
の微調整に有効である。

第５図、第６図及び第７図は上記光検知器10、10′を
それぞれ２分割フォトダイオード10A、10B、10′Ａ、1
0′Ｂで構成した場合の、受光器10、10′面上の集光ス
ポット17、17′と集光グレーティングカップラ６を出射
したレーザ光の焦点位置との関係を示したものである。
つまりレーザ光の焦点が光ディスク８の面上にあるかど
うか、いわゆるフォーカシングエラー信号検出の原理を
示したものである。第５図は合焦点の場合、第６図は光
ディスク８が焦点の前にある場合、そして第７図は光デ
ィスク８が焦点の後にある場合である。光ディスク８面
上の記録情報は、各フォトダイオード10A、10B、10′
Ａ、10′Ｂの出力をそれぞれP_A、P_B、P_A′、P_B′とする
と、その和P_A＋P_B＋P_A′＋P_B′により読み出せる。した
がって、集光グレーティングカップラを出射したレーザ
光の焦点がディスク８の面上にあるかどうかのフォーカ
スエラー信号は（P_A＋P_A′）−（P_B＋P_B′）により得ら
れる。また、トラッキングエラー信号は（P_A＋P_B）−
（P_A′＋P_B′）により得られる。このように、２分割し
たフォトダイオードＡ、Ｂにおける集光スポット17、1
7′の結像点が受光面上を移動することを利用して、フ
ォーカシングエラー信号、トラッキングエラー信号が検
出できる。なお、これら第５図〜第７図は、後述する本
発明の第２の実施例を示す図（第３図及び第４図）を用
いて示してある。

次に、上記第１図、第２図に示した光ヘッドの製造プ
ロセスについて、以下概要を説明する。

先ず光学基板１としてニオブ酸リチウムLiNbO₃単結晶
板を準備し、これの主平面にTiをおよそ25nm蒸着する。
これを、約70℃に保持したバブラー中を通して湿らせた
Ar雰囲気中において1000℃で３時間、次に上記の方法で
同様に湿らせたO₂の雰囲気において約10分1000℃で熱拡
散する。冷却も湿らせたO₂の雰囲気中において行なう。
上記のようにTiを熱拡散して形成した光導波路層３上に
ガラスを約10nmバッファ層として成膜し、ガラス膜上に
３種の回折格子５、６、16を形成するための膜としてTi
O₂を約50nm成膜する。Tio₂膜上にレジストをスピンコー
トし、電子線描画装置を用いて各回折格子の設計パター
ンを計算機制御により描画する。これをドライエッチン
グ装置を用いてTiO₂をエッチングすれば、TiO₂の回折格
子で構成された各光学素子が得られる。次に、Cuを約５
％含有するAlを導波路層３上に成膜し、レジストをスピ
ンコート後フォトマスクを用いてSAW発生用電極パター
ン12を形成する。これをエッチングしてSAW発生用電極
を得る。なお、上記TiO₂のパターニングにおいては電子
線描画装置を用いたが、フォトマスクを用いて光学的に
描画してもよい。なお、上記回折格子の形成時にフレネ
ルレンズ6bをも同一パターニングプロセスで形成しても
よい。そして、基板１の端面1a、1bの加工は、あらかじ
め回折格子の設計された格子間隔に基づいて設定される
光導波路から基板内への導波光の射出角度を考慮して切
断・研磨加工しておく。つまり、端面1aの場合は導波光
を全反射することのできる傾斜面とし、1bの場合は、光
ディスク面からの反射光を光検知器に効率よく集光でき
るように反射光の少ない面に研磨加工する。

次に本発明の光ヘッドにおけるビームスプリッタ５の
作製法について具体的に説明する。ビームスプリッタ５
は上記誘電体薄膜導波路層３上に不等間隔曲線群の回折
格子を形成したものであるが、この回折格子の形状方程
式は、平面波と上記光検知器10、10′に収束する球面波
のホログラムとして得られる。すなわち、座標軸ｘ、ｙ
を第１図に示したようにとれば１対のビームスプリッタ
５はｙ軸に対して対称なので、ｘ≦０におけるビームス
プリッタの形状方程式のみを示せば である。ここでＮは誘電体薄膜導波路層３の実効屈折
率、ｎは基板１の屈折率、ｍはそれぞれの曲線を示す整
数で、本実施例に係る式（１）ではｘ＝ｙ＝０の点を通
る曲線がｍ＝０となるようこの式を導出した。またｆは
焦点距離、λ_０はレーザ光の真空中での波長、θとψは
それぞれレーザ光の収束点と原点とを結ぶ直線がｘ−ｙ
平面となす角およびこの直線をｘ−ｙ平面に射影した直
線がｙ軸となす角である。式（１）で表わされる曲線群
よりなる回折格子は、前述のとおり電子線描画装置を用
いてパターニングし、公知のエッチング技術により作製
した。この実施例では、TiO₂からなる回折格子で、平均
格子間隔（ピッチ）３μｍ、ビームスプリッタの長さＬ
＝1.6mmの１対のビームスプリッタ５を作成した。な
お、ビームスプリッタ５を構成する回折格子を形成する
に際し、電子線描画装置を用いてレジスト上にパターニ
ングする場合、一曲線の描画において電子線の照射量を
段階的に変化させ、これを略周期的に繰り返して全曲線
を描画すれば、各曲線の断面形状を鋸歯状に形成でき
る。このようにパターニングしたレジストを用いてエッ
チングすれば、その断面形状が鋸歯状の式（１）で表わ
される曲線群よりなる回折格子が得られる。

本発明実施例のビームスプリッタ５における光の進行
方向により異なる回折作用は、光の波数ベクトルとビー
ムスプリッタ５の格子ベクトルよりなるベクトルダイヤ
グラムから定性的な理解が得られる。以下、第10図、第
11図を用いて説明する。すなわち、第10図は、光源から
の入射光18に対する回折格子の作用を説明するベクトル
ダイヤグラムである。同図においてKoを真空中の波数ベ
クトル、Ｎを光導波路３の実効屈折率とすれば、入射光
18の伝播定数は となる。回折格子の格子ベクトル は、回折格子の周期をΛとすると、 （ただしｍ＝±１、±２…）である。空気の屈折率no＝
１、基板の屈折率をnsとすると、回折格子により空気側
または基板側に光が回折された場合、回折光は、それぞ
れ の伝播定数で伝播する。従って、逆に、 または が閉じた三角形を形成しない限りブラッグ回折は生じな
い。本発明の回折格子では、第10図に示すように格子ベ
クトル （図中、ｍ±１のみ示しｍ＝±１のときの を符号20で、ｍ＝−１のときの を符号19で示した）が、入射光の伝播定数ベクトル に対し同一直線上になく、 または と閉じた三角形を形成しないためブラッグ回折条件を満
たさず入射光18は回折されない。

一方、第11図に示すように、逆方向から入射する光1
8′（光記録媒体からの反射光）に対しては、 （符号20′）、 （符号21）が閉じた三角形を形成するためブラッグ条件
を満たし、逆方向からの入射光18′は基板側の方に回折
される。このようにして、本発明のビームスプリッタ５
は、集光グレーティングカップラ６の方向から伝播した
反射光のみに動作し、半導体レーザLDからの入射光には
動作しないので光損失が少なく、結果として光の利用効
率が非常に高くなる。

また、フォーカシングエラー信号の検出原理を示す第
５、６、７図からわかるように、集光グレーティングカ
ップラ６または対物レンズ13の焦点上にディスクがない
場合、この集光グレーティングカップラ６または対物レ
ンズ13を介して再び誘電体薄膜導波路層３に導入された
ディスクからの反射光は平行光ではない。しかし本発明
の光ヘッドのビームスプリッタは、誘電体薄膜導波路層
３の面内でレーザ光を分割・集光する従来のコプレーナ
タイプの素子としてではなく、誘電体薄膜導波路層３外
に２分割したレーザ光を収束させる構成であるため受容
角が大きく、平行光でないレーザ光が入射した場合にお
いてもブラッグ回折条件が満たされ有効に作用する。

受容角として例えば効率が最大効率の50％にまで低下
する入射角のずれΔθ_ｉの２倍（正・負両方向を考え
て）と定義すれば、同一平面上で動作（コプレーナ結
合）する従来のビームスプリッタでは ２Δθ_ｉΛ/L となる。ここでΛはビームスプリッタを構成する回折格
子の平均ピッチであり、Ｌは第１図に示すようにビーム
スプリッタの長さである。従って、通常Λは数μｍ、Ｌ
は数mmのオーダであるから受容角は数mradである。一方
本発明のビームスプリッタはブラッグ条件を光記録媒体
からの反射光に対しては常に満たすことが原理的に可能
で、放射損失係数の変化を考慮して、受容角を数十mrad
として設計・作製することは容易である。

実施例２ 第３図および第４図はそれぞれ本発明の第二の実施例
を示す平面図および側面図で、第一の実施例における集
光グレーティングカップラ３を構成する同心円群の回折
格子から成る透過型フレネルレンズ6bのかわりに、対物
レンズ13を使用し、基板の端面で導波光を全反射せず、
透過させ、レンズ手段で光ディスク８面上に集光するも
のである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、誘電体薄膜導波路層に導入された情
報記録面からの反射光を、この反射光の進行方向の中心
光軸を通り上記誘電体薄膜導波路層に垂直な平面に関し
てほぼ対称に２分割し、それぞれを誘電体導波路層外に
収束させるビームスプリッタを備えていることにより、
フォーカシングサーボ機構が有効に作用する範囲が広
く、また、レーザ光の利用効率が一段と高くなる。つま
り、本発明者らの先に提案したビームスプリッタの断面
形状を矩形にした比較例に対し約3.5倍の向上がみられ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となる光ヘッドの概略構成を
示す平面図、第２図は同じくその側面図、第３図は本発
明の異なる実施例となる光ヘッドの概略構成を示す平面
図、第４図は同じくその側面図、第５図は第二の実施例
を用いてフォーカシングエラー信号の検出原理を説明す
る概念図で合焦点の場合、第６図は第５図と同様の図で
光ディスクが焦点の前にある場合、第７図は第５図と同
様の図で光ディスクが焦点の後にある場合を示すもの
で、第８図は従来の光ヘッドの全体概略図を示す図、第
９図は本発明の一実施例となるビームスプリッタを構成
する回折格子の一部断面を示す拡大図、第10図は本発明
のビームスプリッタの動作原理を説明するベクトルタイ
ヤグラムで、入射光が半導体レーザLDから入射してくる
場合を、そして第11図は同じくベクトルダイヤグラム
で、入射光が逆方向の反射光とした場合をそれぞれ示し
たものである。 図において、 １……基板、２……バッファ層 ３……誘電体薄膜導波路層 ４……半導体レーザ、５……ビームスプリッタ 5a……回折格子 ６……集光グレーティングカップラ 6a……等間隔の直線状回折格子 6b……フレネルレンズ、７……光束 ８……ディスク、９……信号ピット 10、10′……光検知器 12……表面弾性波発生用電極 13……対物レンズ、14……集光スポット 15……収束レーザ光 16……入力グレーティングカップラとなるコリメート手
段 17、17′……光検知器面上の集光スポット 18……入射光ベクトル 18′……反射光の入射ベクトル 19、19′、20、20′、21……格子ベクトル成分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日良 康夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 佐藤 秀己 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 福島 貴子 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源と、このレーザ光源からのレー
   ザ光を光学基板上に設けられた光導波路に導きコリメー
   トする手段と、更にコリメートされた導波光を集光グレ
   ーティングカップラにより前記光導波路上部空間に配置
   される光記録媒体の記録・再生面上の一点に集光する手
   段と、前記記録・再生面からの反射光を前記光導波路上
   に形成されたビームスプリッタにより前記反射光を２分
   割して基板内に射出すると共に基板外に集光してそれぞ
   れの反射光を受光検出して電気信号に変換する受光器と
   を備えて成る光集積ヘッドであって、前記ビームスプリ
   ッタを前記集光グレーティングカップラと前記レーザ光
   をコリメートする手段との間の前記光導波路上に設ける
   と共に、前記集光グレーティングカップラから入射する
   前記反射光の光束のほぼ中心光軸を対称軸として前記反
   射光を左、右に２分割するように１対の不等間隔の曲線
   状回折格子で構成し、かつ前記回折格子の断面形状をそ
   の断面内に対称軸を持たない鋸歯状形状としたことを特
   徴とする光ヘッド。
2. 【請求項２】上記ビームスプリッタを構成する１対の不
   等間隔の曲線状回折格子は、上記反射光の進行方向に突
   出した曲面を形成すると共にその格子間隔も反射光の進
   行方向に従って密としたことを特徴とする請求項１記載
   の光ヘッド。
3. 【請求項３】上記レーザ光をコリメートする手段とし
   て、上記レーザ光源側に突出した曲面を有すると共にレ
   ーザ光の進行方向に従ってその間隔が疎となる不等間隔
   の回折格子を上記光導波路上のレーザ光入射端部に設け
   たことを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
4. 【請求項４】上記集光グレーティングカップラが、光学
   基板と、その表面に形成された前記基板より屈折率の高
   い導波層から成る光導波路と、前記光導波路の表面に、
   この表面と所定の射出角度θをもって上記導波光を前記
   基板内へ射出せしめるように形成された等間隔の直線状
   回折格子と、この射出光を前記基板の端面で前記光導波
   路表面に垂直な方向に全反射させる基板端面と、前記全
   反射光を前記基板の上部空間に集束せしめるレンズ手段
   とから成ることを特徴とする請求項１記載の光ヘッド。
5. 【請求項５】上記光導波路上に形成されたビームスプリ
   ッタと集光グレーティングカップラとの間に表面弾性波
   素子から成る導波光の偏向手段を設けて成ることを特徴
   とする請求項１記載の光ヘッド。
6. 【請求項６】上記導波光の射出角度θが ただし、nsは上記基板の屈折率、を満足すると共に上記
   導波光を基板端面で上記導波路に対し垂直方向に全反射
   させるよう前記基板端面を前記導波路面から前記射出角
   度θと同一の角度で傾斜せしめた反射面とした集光グレ
   ーティングカップラを備えて成ることを特徴とする請求
   項４記載の光ヘッド。
7. 【請求項７】上記全反射光を上記基板の上部空間に集束
   せしめる手段として、上記導波路上の上記等間隔の直線
   状回折格子に隣接して透過型フレネルレンズを配設した
   集光グレーティングカップラを備えて成ることを特徴と
   する請求項４記載の光ヘッド。
8. 【請求項８】光ディスクを回転駆動する回転駆動制御手
   段と、前記回転する光ディスク面と所定間隔をおいて前
   記光ディスクの半径方向に走査駆動することにより光情
   報の記録・再生を行なう光ヘッド及び前記光ヘッドを搭
   載し走査駆動するアクチュエータと、前記光ヘッドの入
   出力信号処理手段とを有して成る光ディスク駆動装置で
   あって、前記光ヘッドをレーザ光源と、このレーザ光源
   からのレーザ光を光学基板上に設けられた光導波路に導
   きコリメートする手段と、更にコリメートされた導波光
   を集光グレーティングカップラにより前記光導波路上部
   空間に配置される前記光ディスク面上の一点に集光する
   手段と、前記光ディスク面からの反射光を前記光導波路
   上に形成されたビームスプリッタにより前記反射光を２
   分割して基板内に射出すると共に基板外に集光してそれ
   ぞれの反射光を受光検出して電気信号に変換する受光器
   とを備えて成る光集積ヘッドであって、前記ビームスプ
   リッタを前記集光グレーティングカップラと前記レーザ
   光をコリメートする手段との間の前記光導波路上に設け
   ると共に、前記集光グレーティングカップラから入射す
   る前記反射光の光束のほぼ中心光軸を対称軸として前記
   反射光を左、右に２分割するように１対の不等間隔の曲
   線状回折格子で構成し、かつ前記回折格子の断面形状を
   その断面内に対称軸を持たない鋸歯状形状としたことを
   特徴とする光ディスク駆動装置。