JPS6171432A - 光情報処理装置 - 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】 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ツクア
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ツクアップ装置
の開発が期待されている。

従来の光ピツ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、光デイ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１１１Ｉ／Ｉ
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、各秤レンズ類、
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往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
ームが光デイスク面に正しいスポットを形成するように
、集束レンズと光デイ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、光ピツクアップ・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（ビボッティング・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、光ピツクアップ・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ビ・ンクアップ装置は、次のような
欠点を６つ−（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、
ｊ辰動により光軸がり゛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ツ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、光導波路に導入されるレーザ光の光源
、光導波路上に形成され、光導波路を伝播りる光を斜め
上方に出射させかつ２次元的に集光するレンズ手段、第
２の基板に形成され、斜め上りから反射してくる光を受
光する手段および受光手段と同一基板に作成され、受光
手段の出力信号を増幅する回路を備えていることを特徴
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
、従来の光ピツ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基板とが別体である呪合には受光
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才は不要となる。

さらにこの発明においては、受光手段の出力信号を増幅
する回路が受光手段が設けられた基板に一体的に作成さ
れているので、微弱な受光信号を伝達するための配線を
比較的長い距離にわたって設番ノる必要がなく、耐ノイ
ズ性にすぐれたものとなっている。

実施例の説明 （１）光ピツクアップ・ヘッドの構成の概要第１図は光
ピツクアップ・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（１２
）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）　　（１
９）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（１２）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５ＩＯ２バツフア・
居が形成されたのち、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ン９波Ｉｆ？！（
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先導波層（２１）に入射しかつ伝
播する。

先導波層（２１）上にはコリメーティング・レンズ（２
２）、カップリング・レンズ’　（２３＞　、漏ａ光検
知素子（１３）、漏洩光ｕＪＥ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（
プられている。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、先導波層（２１）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（１ｐ径程度）を形成りる点が
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、この光ピツクアップ・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！
１１光を受光するためのものであり、上述のレーデ・ス
ポットＰの位置から斜め下方に反ＩＪ　ｌノ゛Ｃ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
火に隣接して配置され、これらの受光素子（３１）　　
（３２）の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、バッファ層および先導波層（２１
）を形成するときにマスクで覆つでおいて先導波層（２
１）が形成されるのを排除しておく。そして、この部分
に不ＩｉＩ！吻を拡散ざ１！てＰＮ接合（フオｌ〜ダイ
オード）をつくることにより、受光素子（３１）〜（３
４）を構成する。

増幅回路（７０）もまたｔｃＩ’Ｊ造プロセスにより基
板（１２）に形成される。受光素子（３１）−（３４）
の出力信号は基板り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（７３）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らよい。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（１２）上に形成された電４４（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）
’Ｕ−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（１０）に与え
られる。

先導波層（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・力”ツブリング）
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（１３）は、口の漏洩光の強度を検知
するものである。先導波層（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先導波層（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（１１）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　−３ｉ　）、Ｃｄ　Ｔｅ　、
　ｃｄ　３などが用いられ、ＣＶＤ法、蒸着法、スパッ
タ法等により先導波層（２１）上に直接に形成される。

検知素子（１３〉の検知信号１よ先導波層（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。

先導波層（２１）からの漏洩光のづべてが検知素子（１
３）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）が先導波層（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、
光ビッタアップ・ヘッドの誤動作が招来されるおそれが
ある。

漏洩光遮所用満（１５）は、検知素子（１３）と受光部
（３０）との間に設（）られてＪ３す、検知素子（１３
）の６′／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出りる役目を
しっている。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リ“加工などにより基板（１２
）の先導波層（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）の深さは先導波層（２１）の厚さ程度でよい。

第２図は光ピツクアップ・ヘッドの他の例を示している
。この光ピツクアップ・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−３ｉ）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）〜（３
４）の出力信号のみならず、漏洩光検知索子（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・上ラー
検出信号Ｊ５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、上述したようニａ　−３
ｉ　（７）他にＣｄ　Ｔｅ　、Ｃｄ　Ｓなどを用いるこ
とが可能であり、これらを先導波層（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（１３）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ツクアップ・ヘッド（９ｈ）を
示している。受光部（３０）および増幅回路（１０）は
、光導波層（２１）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（１２
ｂ）は上述のようにＳｉからなる。

基板（１２ａ＞にはたとえばｎ　Ｑａ　Ａｓ結品が用い
られ、この基板（１２ａ）上面に、後に詳述するように
Ａ／　Ｑａ　Ａｓ層を介してｐ　Ｇａ　Ａｓによる光導
波層（２１）が形成されている。半導体レー’ｆ（１１
）は基板（１２ａ＞に一体向に形成されており、電Ｖｉ
Ａ（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先導
波層（−１）に入射しかつ伝播する。

このにうに、基板（１２ａ）と（１２ｂ）トラ別体に構
成した場合には、光導波層（２１）を形成リベき基板（
１２ａ）どして３ｉ以外の材料を用いることかでさ゛る
ので、第３図に示ずように、半導体レーザ（１１）を基
板（１２ａ）に一体向につくることもできるし、　基板
（１２ａ）を１−ｉＮＩＩＯａやＧａ　Ａｓの７ｊ、う
な電気光学効果をもつ祠料で（？１″Ｉ成することによ
り、後に述べるようイｊ）４−ノ」シングヤ１〜ラツー
Ｖングの制御を゛心気的に行１．ｉえるようになる。ｌ
−，１Ｎｂｏ３結品を基板（１２ａ）として用いた場合
には、その上面に王１を熱拡散することにより先導波層
（２１）を形成することができる。また、ｊｉＮｂ０３
上面にａ　　３＋による光検知素子を形成することがＣ
きる。

（２）半導体レー−１と光η波層との結合半導体レーＦ
ｆ（１１）と基板（１２）上の光導波層（２１）とは、
第１図および第２図の実施例ではバット・エツジ（Ｉｎ
＋ｔｔ、　　ｅｄｇｅ）結１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）と先導波層（２１）との高さをあわヒてこ
れらの両層（１４）　　（２１＞の端面が対面するよう
にして、半導体レーデ（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Ｉｎ（２１）内で広がる。半導体レーｊ
ｆ（１１）の活性層（１４）内と光導波層（２１）内の
光の界分布は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ａｌｌｏ）は半導体レーデ（１
１）のと−１−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Ｍ６図に示されている。ｎＱａ
ＡＳ基板（１２）上にｎＡＩＱａＡｓ層（たとえばｎＡ
／（１，３Ｇａｏ。

７ＡＳ）（１）が形成され、この上に先導波層となるｐ
　Ｇａ　Ａｓ層（２１）が形成されている。

ＬＪ　Ｇａ　Ａｓ　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
どえばＩＩ　Ａ１０　、　ｌ　７　Ｇａｏ　、　ａ’ａ
　Ａｓ層（２）が形成され、その上にｐＡｌｏ、０７Ｇ
ａｏ、５３Ａｓグレ一テイング層（３）がつくられてい
る。ざらに１ＩＡｆｉ’、ｏ、３Ｇａｏ、７ＡＳ底（４
）がｄうり、必要ならばＳ！Ｏｚ腟を介して電極（６）
が形成される。電極（６）はワイψボンディングにより
基板（１２）上の電極（８）に接続されでいる。

第６図は分（５！１１ｉ）＞ｎ　！ｖ！　（Ｄ　Ｆ　Ｂ
　）　ノ４”９　体Ｌ’−ザの例であるが、先導波層と
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）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１１られるので、光ピツクアッ
プ・ヘッドに好適である。

先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シー１ア
のレーザ光を光導波層にカップリングさせな（）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バッ
ト・エツジ結合法がある。これは、半導体レーザの活性
層と先導波層の端面を直接に対面させるしのであるが、
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Ｖや端面研磨が不
要となるという利点がある。

（３）コリメーティング・レンズ 先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、先導
波ｅ（２１）上に光軸から離れるにしたがって巾が小さ
くなる（チャーブト、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シ、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、ｐ　Ｇａ　Ａｓ等をスパッタす
る。最後に寸べてのレンズＩ−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、
他の部分が四部に相当することになって結局凹凸（２４
＋１）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
ーンを作成したのら、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を熱拡散さぼることにより、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
　）のパターンと同じパターンの屈折率分布がつくられ
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、先導波層（２１）上に光軸からの
距離が大きくなるほど光軸とのな１角が大きくなる凹凸
（２５ａ）または屈折率分布を設番ノた゛しのである。

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１；Ｌ　）Ｌ／ネノ′ルグ・レンズ（２６）を示
すｂのひある。ルネブルグ・レンズ（２６）は、光導波
層（２１）上に中火部が最も１！７り周囲にいくに一〕
れＣ薄くなるなだらかな厚み分布をもつ高屈Ｊｌｉ率薄
膜を平面からみで円形に形成したものである。

これはたとえば、光＞ｒＢ波層（２１）上方に円形間口
をもつマスクを配置し、ガラス、ｐＧａ△Ｓ　Ｉｃとを
スパッタづることにより作製される。

円形開口を通って先導波層（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ＦＡ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
。先導波１８（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先導
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・グレーディング・
カブうでおり、１つのレンズで・光の出１１Ｊ（幾能と
２次元集光機能とをもつ。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）から構成されでいる。このグレーティング・力１う
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。カップリング・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Ｖ−プ型（ｃｌｌ
ｉｒｐｅｄ　＞グレーティング・カプラ（２つ）とから
構成されている。フレネル・レンズは１点から広がる光
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（２Ｂ）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、先導波層（２１）内を伝播りる尤
を出射さぼるとともに１直線に集光する機Ｆｉｌをもつ
。光導波層（２１）を伝播りる光はグレーティング・レ
ンズ（２８）によって中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（２９）の焦点とが同一点Ｐにあれば、先導波
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図においではグレ
ーティング（凹凸）は、簡単のために巾をもたない線ぐ
描写されている。

（５）ｇ波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ＩＣ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［１］をざらに大きく
してもよい。第１２図（よ漏洩光検知電子（１３）の他
の例を承りもので、平面からみでカップリング・レンズ
（２３）を囲むＪ、うな形状に形成されており、この形
状によるとＪＪツブリング・レンズ“（２３）での散乱
光も検知ぐきる。

第１３図は漏洩光倹λ１１諧子の製造の態様を示しでい
る。

第１３図（△）は、光導波層（２１）上に単に素子（１
３）が形成されたものである。先導波層（２１〉を伝播
づる光の部分（１ｉ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１ｑ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（１
３）が蒸着などの方法で形成されでいる。グレーティン
グの存在によって、先導波１ｉ５（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
多くの光の土ネルギが素子（１３）ぐ利用される。

第１３図（Ｃ）においては、先導波層（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１−る漏洩
光の多くが粗面で敗乱し素子（１３）に入射する。

第１３図（Ｄ）においては、光導波層（２１）にエツチ
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。先導波層（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−ωｌｌ
ａ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Ｃいる。１＝とえば、基板（１２）に穴を形成
し、この穴内に素子り１３）を蒸着する。この穴として
は溝（１５）を利用し′Ｃｔ）よい。

第１３図（Ｇ）においＣは先導波Ｆ３（２１）の終端部
または途上に形成された穴（１３ａ）の壁面であって先
導波Ｍ（２１）の端面に素子（１５）が形成されている
。

第１３図（ト１）においては、先々波層（２１）の深さ
全体にわたる大きな窪み（１３ａ）が形成され、先導波
層（２１）はその深さ方向全（本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）（１−１＞においては、素子（１
３）は先導波層（２１）の端面に形成されているので、
先導波層（２１）を伝播してきｌＣ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）はさらに池の例を示している。

ここでは、光導波層（２１）の厚さよりも深い穴（１３
ａ）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（）でのフ
ォトダイオードのチップ（１３）が設りられている。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。

上述のような個洩光検知素子（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。Ｊｏなわち索子（１３）の受光信号を
一定時間ごとに（ディジタルｉｔ’ｌ制御）または連続
的に（アナＯグル１１部）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瞥ア（１１
）の駆動電流をそのままの値に保持する。受光強度が減
少した場合には偏子がＯ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）番よ構造が簡単ひ容易に
作成できる特徴をもっている。

第１５図（よ漏洩光遮断用溝の他の例を示している。第
１５図（Δ）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ｌζ形懇に形成したものである
。このｒ；６　（ｉ　５　）は光軸の位置を頂点どして
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？１°■１を用いると、反射光が半導体レーザ
ク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Ｊることができる。

第１５図（Ｂ）に示された溝（１５）は、カップリング
・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ざＩＪ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リビッ］〜くくぼ
み）が形成されている。第１６図は、光ディスク（８１
）と光ピツクアップ・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１ノで示す
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図ではビット
（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）
およびビット（８２）は、光ディスク（８１）と光ピツ
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【プ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、より分りやすくするために受光素子（３１）〜（
３４）はやや突出して描かれている。

光ディスク（８１）とピックアップ・ヘッド（９）との
間の距離が相対的に大きくまたは小さくな−）で適切な
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図に鎖線で示されでいる。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（Ｑｌで表わされている）は受光素子（３
３）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（γ１）の出
力は負の値を示し、この値は変位６Ｂ−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、かつこの値は変位置＋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（７１）の出力は零である。

＜８）ｈラッキング・エラーの検出 第１８図は、光ディスク（８１）に形成されたビット（
８２）と受光部（３０）の受光素子（３１）（３２）と
を同一平面上に配置しＣ／ｊζした乙のであり、いわば
光ディスク（８１）をモ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〉番、Ｌ受光素子（３１）　　（３
２）との電気的接続関係を明らかにり゛る目的で図示さ
れている。第１８図（△）は、レーザ・ビーム・スボッ
ｌ−Ｐの中心が１−ラック（ビット（８２））のｒｌＪ
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がトラック（ビット
（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ビット（８２）の存在に
よって変調される。これには、ピッ１〜（８２）のＩＩ
Ｊよりしスポット・リイ女のｈがヤヤ大きいのＣビット
（８２）の底面で反射する光とビット（８２〉以外の部
分で反射する光とが存在（〕、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Ｃ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、光強度が小さくなるという説
明や、ビット（８２）の縁部で光の散乱が生じこれにに
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。いずれにしてし、ビット（８２）の存在によって
受光部（３０〉に受光される光強亀は小さくなる。

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１〜（
８２）のｒｐ力方向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（８）に示すように、レーデ・スポットＰがビ
ット（８２）の左側にずれた場合には、受光素子（３１
）に受光される光ｍの方が多くなり、差動増幅回路（７
２）からは正の出力が発生する。逆に、第１８図（Ｃ）
に承りように、レーザ・スポットＰがビット（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Ｊ：うにして、差動増幅回路（１２）の出力により
ビーム・スポットＰが光ディスク（８１〉の］−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、右のとららにずれた１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Ｉ幾構 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（１ｏｏ）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）　　（１２２＞の一端は支持部材（１
０１）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（１０
１）に支持されている。

光ピツクアップ・ヘッド（９）を載置したステーツ（１
１０）は、上部の方形枠（１１２）　、方形枠（１１２
）の両端から下方にのびた両脚（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）
上に光ピツクアップ・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φ１１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（１３１）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（
１０３）おＪ：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。

′：１−り（＋０４）は、支持部材（１０１ンに固定さ
れ！、：垂直部分（１０４ａ）と、これと間隔をおいて
位置リーるもう１つの垂直部分（１０４ｂ）と、これら
の両部会（１０４ａ）　　（１０４ｂ）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Ｊ３いＵ　ｌ１ｌｆれ１ｃ２つの垂
直部分（１０５ａ）　　（１０５ｂ）を備えテイル。

これらのヨーク（１０４）　　（１０５）の垂直部分（
１０４ａ）　　（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Ｃいる。イしく−、ヨーク（１０４）　　（１０５
）の他方の垂直部分（１０４ｂ）　　（１０５ｂ）と永
久磁石（１（１６）との間に、ステージ（１ｉｏ）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ｓ−／Ｊシング駆動用コイル（１２３）が
水平方向に巻回されでいる。またこれらの脚（１ｉｄ）
　　（１１５）の一部に（よ、永久磁石（１０Ｇ）と対
向づる部分において一ヒ下方向に向う部分を右ザる１−
ラッキング駆動用コイル（１３３）が巻回され（いる。

フォーカシング駆動（幾病は第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Ｉ」は鎖
線で示されＣ゛いるようにヨーク（１０４）　　（１０
５）の垂直部分（１０４１ｒ）　　（１０５ｂ）にそれ
ぞれ向・）。この磁界を横切っ【水平方向に配設され１
＝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Ｆ「
が発生する。この力Ｆ「によってステージ（−１１０）
は上方に移動する。ステージ（１１０）の移動率はコイ
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（
γ１）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１°るまたは
電流をオン、オフすることにより、フォーカシング制罪
を行なうことができる。

１−ラッキング駆動機構は第２１図に最もよく表わされ
でいる。コイル（１３３）の磁界ト１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２１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１ノ、ステージ（１ｉｏ）
は同方向に移動する。上）ホしだ差動増幅回路（７２）
の出力信号に応じてコイル（１３３）に流ず電流をオン
、オフしたり、°電流の方向、必要ならばその人ぎさを
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１〜ラツ
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１ｉＮｂ０３や
Ｇａ　Ａｓ　）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１
１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△／Ｎ）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、先導波層上に多数の
電…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７１−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ＳＡ
Ｗ　（弾性表面波）との相互作用を利用しくｊ構成り゛
ることがひきる。

（１０）他の実施例 第２２図は、３ビ一ム方式の光ピ・ンクアップ・ヘッド
（９０〉を示づ−ちのである。この図におい゛Ｃ１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
分離して出則さけるととしに、これらの光ビームを異な
る３つの点に２次元的に集光（）Ａ−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−）で−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（４
１）〜（４３）ににって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（ｃｈｉｒｐｅ
ｄ　）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（５１）　　（５２
）（５３）から出射した光はそれぞれ点ＰＩ、Ｐ２、Ｐ
３に集光する。これらのレーザ・スポットＰ１〜Ｐ３の
径は１１ＩＪＩ程度であり間隔は２０ｔｔｙｔｔ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。これらのスボッ１−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（よば−直線状に並んでいる。

受光部（３０）は、レー号ア・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（９
１〉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＋１ｒｓ　＋Ｏ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。受光索子（
９１）の両側にある受光素子（９４）　　（９５）はト
ラッキング・１ラー検出用０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）　
　（９３）の出力信号が上述のフォーカシング・１ラ一
検出用差初増幅回路（７１）に入力し、受光素子（９４
）　　（９５）の出力がトラッキング・丁う−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、反則光の強度変化とし
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ｌｌ′３いても、受光素子（９１）〜（９
５）はａ　−３ｉ　、　Ｃｄ　ｌ”ｃ　、　ｃｄ　３等
によりまたはＰ　Ｎ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（１２〉に回路（７
１）　　（７２）簀を○む増幅回路（７０）が一体向に
形成されている。カップリング・レンズ（２３）と受光
部（３（１）との間には漏洩光検知素子（１３）および
漏洩光遮断用！Ｍ（１５）が形成されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、光ピツクアップ・ヘッドを示す斜視図である
。 第２図（ｂよび第３図は、光ピツクアップ・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、半導体レーデと先導波層との光結合部分を示
す斜視図（・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、（△）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ず
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（半導体レー１１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１イスクと光ピツクアップ・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づ図
Ｃある。 第１９図から第２１図は、フォーカシングおよび１〜ラ
ッキング駆動機構を示すもので、第１９図は斜視図、第
２０図は第１９図のＸＸ−ＸＸＩ！４にそう断面図、第
２１図は光ピツクアップ・ヘッドを除去しＣ示Ｊ平面図
である。 第２２図は、光ピツクアップ・ヘッドのさらに他の例を
承り斜視図である。 ＜９＞　　（９Ａ　）　　（９ｔｌ　）　　（９０）　
”・光ヒラ’）７ツプ・ヘッド、（１１）・・−゛１ｉ
導ｆ木レーリ“、（１２）（１２Ａ　）　　（１２１１
）　、、、　；、；仮、（２１）・・・先導波層、（２
２）・・・二１リメーテインク・レンズ゛、（２３）・
・・カップリング・レンズ、（３０）・・・受光部、り
３１）〜（３４）　　（９１）〜（９５）・・・受光素
子、（７０）・・・増幅回路。 以　　上 第７図 ２ム 第８図 第９図 （Ａ） 第１０図 （Ａ） ］ｌ 第１２因 第１８図 （Ａ） ＣＢ） （Ｃ） Ｎ１８図 （Ｄ） （Ｅ） （Ｆ） Ｎ１３図 （Ｇ） （Ｈ） 第１４図 第２０図 第２１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１の基板上に形成された光導波路、光導波路に
   導入されるレーザ光の光源、 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２次元的に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光を
   受光する手段、および 受光手段と同一基板に作成され、受光手段の出力信号を
   増幅する回路、 を備えた光情報処理装置。
2. （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. （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. （４）レーザ光の光源が半導体レーザであって、この半
   導体レーザが第１の基板に一体的に形成されている、特
   許請求の範囲第（１）項に記載の光情報処理装置。