JPH03260920A - 光検出装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光磁気ディスク等の光情報記録媒体を用いて
情報の記録や再生を行うと共に、フォカスエラー信号等
を検出する光検出装置に関する。

従来の技術 従来における光検出装置としては種々のものがあるが、
まず、その第一の従来例を第９図に基ついて説明する。

レーザ光源としての半導体レーザｌから出射された光は
コリメータレンズ２により平行化され、ビーム整形プリ
ズム３、偏光ビームスプリッタ４を順次介して、反射ミ
ラー５により反射され、対物レンズ６により集光される
ことによって光情報記録媒体としての光磁気ディスク７
の表面に照射され、これにより情報の記録又は再生が行
われる。また、光磁気ディスク７からの反則光は、別物
レンズ６、反則ミラー５、偏光ビームスプリッタ４を介
して信号検出光学系８内に導かれる。ここでは、その反
射光は、ｌ／２波長板９を介して、集光レンズ１０によ
り集光され偏光ビームスプリッタ１１により２分割され
、透過光Ｔと反射光にとに分離される。この場合、透過
光Ｔは２分割受光素子１２に検出されることにより、ト
ラックエラー信号Ｔｒの検出が行われる。また、反射光
にはウェッジプリズム１３、光学レンズ１４を順次通過
して４分割受光素子１５に導かれることにより、フォー
カスエラー信号Ｆｏの検出が行われる。さらに、再生信
号ＭＯ，Ｒｆは、それら検出されたトラックエラー信号
Ｔｒとフォーカスエラー信号Ｆ○との和、差を求めるこ
とにより検出することができる。

次に、第二の従来例を第１０図に基づいて説明する。基
板１６上にはバッファ層１７を介して先導波路１８が形
成されており、その端部に設けられた半導体レーザ１９
より出身・ｊされた光は、その先導波路１８中を進行し
ていき、グレーティング２０、集光グレーティングカプ
ラ２１を順次介して、光情報記録媒体としての光磁気デ
ィスク２２の表面に照射され、これにより情報の記録を
行う。

また、その光磁気ディスク２２からの反射光は、集光グ
レーティングカプラ２１により再び先導波路１８内に導
かれ、グレーティング２０により２分割されて進み、こ
れにより左右両側に２個ずつ設けられた光検出器２３に
導かれ、これにより再生信号である光磁気信号Ｒｆや、
フォーカスエラー信号Ｆｏ、トラックエラー信号Ｔｒの
検出を行うことができる。そして、これら検出された信
号は、アンプ２４を介して、外部に送られることにより
各種制御が行われる。

ここで、上述したような従来例におけるフォーカスエラ
ー信置Ｆ○の一般的な検出方法を第１１図〜第１５図に
整理して示しておく。第１１図は臨界角法な示したもの
であり、受光素子２５の２分割受光面ａ、ｂを用いて、
Ｆｏ＝ａ−ｂにより検出することができる。第１２図は
非点収差法を示したものであり、４分割受光面ａ、ｂ、
ｃ、ｄを用いて、Ｆｏ＝　（ａ十ｃ）−（’ｂ十ｄ）に
より検出することができる。第１３図はビームサイズ法
（同心円法）を示したものであり、２つの３分割受光面
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを用いて、ＦＯ＝　（ａ十ｃ十
ｅ）　　　（ｂ十ｄ十ｆ）により検出することができる
。第１４図はナイフェツジ法を示したものであり、２分
割受光面ａ、ｂを用いて、Ｆ○＝ａ−ｂにより検出する
ことができる。第１５図はフーコー法を示したものであ
り、２つの２分割受光面ａ、ｂ、ｃ、ｄを用いて、Ｆｏ
−（ａ十ｄ）　　　（ｂ十ｃ）により検出することがで
きる。

発明が解決しようとする課題 前述した第一の従来例の場合、フォーカスエラー信号Ｆ
○はフーコー法により検出し、トラックエラー信号Ｔｒ
はブシュプル法により検出し、再生信号はこれら２つの
信号の和、差をとることによりピット読取り用の信号と
して検出を行っている。しかし、このような書込みや読
取り装置の場合、信号検出光学系８を含む構成が非常に
複雑で大掛かりなものとなる。

そこで、このような問題に対処したものとして、第二の
従来例に述べたような装置がある。これにより、部品点
数を減らし装置の小型化、集積化を図ることができると
共に、シーク時の高速アクセ５ ６ スを行うことができる。しかし、このように半導体レー
ザ１９から出射された光を一旦光導波路１８内に導き、
集光グレーティングカプラ２１によって再び外部へ光を
出す方式では、光の損失が非常に大きくなり、これによ
り、書込み時において十分大きなパワーを得ることがで
きなくなる恐れがある。

課題を解決するための手段 そこで、このような問題点を解決するために、請求項１
記載の発明では、レーザ光源より出射された光を対物レ
ンズにより集光して光情報記録媒体の表面に光スポット
を照射して情報の記録を行うと共に、その光情報記録媒
体からの反射光を信号検出光学系内に導くことにより再
生信号やフォーカスエラー信号の検出を行う光検出装置
において、前記光情報記録媒体からの反射光が前記信号
検出光学系内に導かれた光路上に、前記反射光の光軸か
らはずれた位置にグレーティングカプラが形成されこの
グレーティングカプラを挟んだ両側に受光素子が形成さ
れた先導波路素子を配設した。

請求項２記載の発明では、レーザ光源より出射された光
を対物レンズにより集光して光情報記録媒体の表面に光
スポットを照射して情報の記録を行うと共に、その光情
報記録媒体からの反射光を信号検出光学系内に導くこと
により再生信月やフォーカスエラー信号の検出を行う光
検出装置において、前記反射光の光軸からはずれた位置
に結合幅の異なる少なくとも２種以上のグレーティング
カプラが形成されこれら２つのカプラを挟んだ両側に受
光素子が形成された先導波路素子を配設した。

作用 請求項１記載の発明により、光情報記録媒体からの反射
光が合焦時に光導波路素子に垂直に入射するように予め
調整を行っておくことによって、グレーティングカプラ
のもつ垂直入射結合特性を利用して検出感度の優れたフ
ォーカスエラー信号の検出を行うことが可能となる。

請求項２記載の発明により、結合幅すなわち開口の大き
なグレーティングカプラにより合焦点近傍の狭い範囲で
デフォーカス状態を検出でき、また、結合幅すなわち開
口の狭いグレーティングカプラにより合焦点から離れた
広い範囲でデフォーカス状態を検出することができ、こ
れにより広範囲に渡って高感度なフォーカスエラー信号
を検出することが可能となる。

実施例 本発明の第一の実施例を第１図ないし第５図に基づいて
説明する。

まず、第１図〜第３図において、レーザ光源としての半
導体レーザ２６から出射された光が光情報記録媒体とし
ての光ディスク２７により反射され信号検出光学系２８
内に導かれた光路上には、光導波路素子２９が配設され
ている。この先導波路素子２９は、基板３０上にバッフ
ァ層３１を介して光導波路３２が形成されている。また
、光ディスク２７からの反射光３３の光軸Ａからはずれ
た位置にはグレーティングカプラ３４が形成されており
、さらに、このグレーティングカプラ３４を挟んだ両端
部には受光素子３５が形成されている。

第３図は、その先導波路素子２９をフォーカスエラー信
号が検出できる光学系内に配設した時の様子を示すもの
である。この場合、半導体レーザ２６から出射された光
は、コリメートレンズ３６により平行化され、偏光ビー
ムスプリッタ３７を透過し、１／４波長板３８を介して
、対物レンズ３９により集光されて光ディスク２７の表
面に照射され、その反射光３３は偏光ビームスプリッタ
３７により反射され信号検出光学系２８内に配設された
先導波路素子２９の表面に光ビームＢが照射される。こ
れにより、グレーティングカプラ３０ ４を通して入射した光は先導波路３２内を進行していき
受光素子３５に検出され、アンプ４０を介して外部に送
ることによりフォーカスエラー信号Ｆ○の値を求めるこ
とができる。

上述したように、フォーカスエラー信号Ｆｏを検出する
ことによって、対物レンズ３９により集光される光ビー
ムＢの焦点が光デイスク２７面上に位置しているか否か
を調べることができることになる。すなわち、光デイス
ク２７面上で合焦となる時には光導波路素子２９へ向か
う反射光３３のビーム状態は平行となり、光ディスク２
７が合焦位置より遠い時には光導波路素子２９へ向かう
反射光３３のビーム状態は集束光ぎみとなり、逆に、光
ディスク２７が合焦位置より近い時には光導波路素子２
９へ向かう反射光３３のビーム状態は発散光ぎみとなる
。従って、このような反射光３３のビーム状態の傾きを
グレーティングカプラ３４により検出するようにすれば
よいことになる。

そこで、今、反射光３３の先導波路素子２９への入射角
Ｏにより導波光Ｃの光量がどのように変化するかを調べ
てみる。第４図はその動作原理を示したものである。先
導波路３２上に形成されたグレーティングカプラ３４は
、結合条件として、垂直入射（θ−０°）条件から僅か
にずらして形威しである。従って、第４図（ａ）に示す
ように、Ｏ＝ｏ’において、最大光量で導波結合はしな
いが対称な構造をもつため、導波光Ｃは左右へ同一光量
だけ導波していき、第５図（ａ）に示すように左右対称
な波形が得られる。ところが、第４図（ｂ）（ｃ）に示
すように、入射角０が垂直から僅かにずれる（θ〉Ｏ２
０＜０＞　と、左右へ導波する導波光Ｃの光量がアンバ
ランスとなり、これにより左右で検出された光量の信号
の差をとると、第５図（ｂ）に示すような８字カーブが
求められ、θ＝Ｏ°で信号出力がＯとなる波形を得るこ
とができる。

従って、このような動作原理を用いて、反射光３３を光
導波路素子２９のグレーティングカプラ３４から入射さ
せ、これにより得られた導波光Ｃを左右の受光素子３５
に検出してその差信号をとることによって、合焦時には
グレーティングカプラ３４に垂直に入射するため、フォ
ーカスエラー信号Ｆ○はＦｏ＝Ｏとなり検出されず、一
方、合焦位置からはずれ光ディスク２７が対物レンズ３
９から遠ざかったり近づきすぎたりしたような場合には
左右の受光素子３５の出力に差が現われるため、Ｆｏ≠
Ｏとなりデフォーカス状態を検出することができること
になる。

次に、本発明の第二の実施例を第６図ないし第８図に基
づいて説明する。上述した第一の実施例では、先導波路
素子２９に形成されるグレーティングカプラ３４を１個
として形成したが、ここでは、形状の異なる２個のグレ
ーティングカプラを用いて形成したものである。すなわ
ち、先導波路素子２９には、反射光３３の光軸からはず
れた位置に、結合幅（開口）の大きいグレーティングカ
プラとしての第一グレーティングカプラ４１、及び、結
合幅（開口）の小さいグレーティングカプラとしての第
ニゲレーティングカプラ４２が形成されている。以下、
そのような結合幅（以下、開口と呼ぶ）の異なるグレー
ティングカプラ４１゜４２を形成した理由について説明
する。

第７図（ａ）に示すような結合方向に対して開口の大き
い第一グレーティング４工の場合、その結合特性は第７
図（ｂ）に示すようになり、出力信号（フォーカスエラ
ー信号）の波形４３の山の幅が非常に狭く、その狭い領
域内での出力の値が大きなものとなる。また、第８図（
ａ）に示すような開口の小さい第ニゲレーティング４２
の場合、その結合特性は第８図（ｂ）に示すようになり
、波形４４の山の幅が広がった形状となる。従って、こ
のような第一グレーティング４１と第二ブレ１３− −１４〜 ティング４２とを組合わせることにより、その結合特性
は両者を合わせもったものとなり、第６図（Ｃ）に示す
ような波形４５となる。

従って、本実施例では、大小異なる開口を有する第−及
び第ニゲレーティングカプラ４１．４２を形成すること
によって、合焦点近傍のフォーカスエラー信号はその検
出感度が高く、合焦点から遠ざかったところでは、その
フォーカスエラー信号の検出感度は低くなるがその分店
範囲に渡って制御を行うことが可能となる。

なお、波形４３，４４，４．５を表わすグラフにおいて
、縦軸はフォーカスエラー信号ＦＯの出力値を示し、横
軸はデフォーカス量を表わし、ｄ−ｆで示したものであ
る。ただし、波形ｄは対物レンズ３９と光ディスク２７
との間の距離を示し、ｆはその間の焦点距離を示す。ま
た、先導波路素子２９は、第３図に示すように、接着剤
４６を用いて偏光ビームスプリッタ３７の側面に接着す
ることができる。

発明の効果 請求項１記載の発明は、光情報記録媒体からの反射光が
信号検出光学系内に導かれた光路」−に、反射光の光軸
からはずれた位置にグレーティングカプラが形成されこ
のグレーティングカプラを挟んだ両側に受光素子が形成
された先導波路素子を配設したので、光情報記録媒体か
らの反射光が合焦時に光導波路素子に垂直に入射するよ
うに予め調整を行っておくことによって、グレーティン
グカプラのもつ垂直入射結合特性を利用して検出感度の
優れたフォーカスエラー信号の検出を行うことが可能と
なり、しかも、これにより小型化、軽量化を図ることが
できシーク時における高速アクセスを実現することがで
きるものである。

また、請求項２記載の発明は、反射光の光軸からはずれ
た位置に結合幅の異なる少なくとも２種以上のグレーテ
ィングカプラが形成されこれら２つのカプラを挟んだ両
側に受光素子が形成された光導波路素子を配設したので
、結合幅すなわち開口の大きな第一グレーティングカプ
ラにより合焦点近傍の狭い範囲でデフォーカス状態を検
出でき、また、結合幅すなわち開口の狭い第ニゲレーテ
ィングカプラにより合焦点から離れた広い範囲でデフォ
ーカス状態を検出することができるため、これにより広
範囲に渡って高感度なフォーカスエラー信号を検出する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す先導波路素子の正
面図、第２図はその側面図、第３図は他の光学系を含め
て示す構成図、第４図は先導波路素子に入射する光の入
射角の条件により導波光の光量が変化する様子を示す説
明図、第５図は先導波路内に導波される導波光の様子を
示す波形図、第６図（ａ）は本発明の第二の実施例を示
す構成図、第６図（ｂ）はその光導波路内に導波される
導波光の様子を示す波形図、第７図及び第８図はそのグ
レーティングカプラを作成するための説明図、第９図は
第一の従来例を示す構成図、第１０図は第二の従来例を
示す構成図、第１１図ないし第１５図はフォーカスエラ
ー信号を検出する検出原理を示す説明図である。 ２６・・・レーザ光源、２７・・・光情報記録媒体、２
８・・・信号検出光学系、３３・・・反射光、３４・・
・グレーティングカプラ、３５・・・受光素子、３９・
・対物レンズ、４１．４２・・グレーティングカプラ出
　願　人　　　　株式会社　リ　コ １７ ８ ３ 」 逸 叩 誠 − ４」４１又 （ａ） （ｂ） Ｚへ 、Ｊ、、１５図 （ａ） １３７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源より出射された光を対物レンズにより集
   光して光情報記録媒体の表面に光スポットを照射して情
   報の記録を行うと共に、その光情報記録媒体からの反射
   光を信号検出光学系内に導くことにより再生信号やフォ
   ーカスエラー信号の検出を行う光検出装置において、前
   記光情報記録媒体からの反射光が前記信号検出光学系内
   に導かれた光路上に、前記反射光の光軸からはずれた位
   置にグレーティングカプラが形成されこのグレーテイン
   グカプラを挟んだ両側に受光素子が形成された光導波路
   素子を配設したことを特徴とする光検出装置。 ２、レーザ光源より出射された光を対物レンズにより集
   光して光情報記録媒体の表面に光スポットを照射して情
   報の記録を行うと共に、その光情報記録媒体からの反射
   光を信号検出光学系内に導くことにより再生信号やフォ
   ーカスエラー信号の検出を行う光検出装置において、前
   記反射光の光軸からはずれた位置に結合幅の異なる少な
   くとも２種以上のグレーティングカプラが形成されこれ
   ら２つのカプラを挟んだ両側に受光素子が形成された光
   導波路素子を配設したことを特徴とする光検出装置。