JPS6171430A - 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
から構成される装置 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１１ＩＩＩ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。集束レンズをその先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ピツクアップ装置は、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、
撮動により光軸がずれやすい。

部品点数が多く、組立てに時間がかがり生産性が悪い。

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、基板上に形成された
光導波路、先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、斜め上方
から反射してくる光を受光する手段および先導波路を伝
播する光の強度を検知するための手段を備えていること
を特徴とする。

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、先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
も受光手段の位置決めのみを行なえばよい。先導波路、
レンズ手段および受光手段を同一基板上に形成すれば、
組立て時における光軸合わせは不要となる。

基板上の光導波路に導入されるレーザ光の光源としては
、一般には半導体レーザが使用される。半導体レーザは
温度変化等により出力光に変動が生じやすく、出力光が
変動すると光情報処理装置が誤動作する可能性がある。

この発明では光導波路を伝播する光の強度を検知する手
、段が設けられているので、この検知手段による光強度
検知信号を光源の駆動回路にフィードバックすることに
より光源、とくに半導体レーザの出力光強度を安定化す
ることができ、光情報処理装置の正確な動作が期待でき
るようになる。

光強度検知手段を先導波路が形成された基板上に形成し
、先導波路からの漏洩光を検知するようにすれば、装置
の一層の集積化、小型化が達成される。先導波路を伝播
する光の強度が変動すれば漏洩光強度も変動するので漏
洩光を通しても先導波路を伝播する光の強度のモニタが
可能である。

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）　　（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３ｉ結晶が用いられ、この基
板（１２）上面の熱酸化またはＳｉＯ□の蒸着もしくは
スパッタにより基板（１２）上面にＳ！０２バッフ？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
デ光はこの先導波ＦＦＡ　（２１）に入射しかつ伝播す
る。

先導波［（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）　、漏洩光検知素
子（１３）、漏洩光）重所用溝（１５）および受光部（
３０）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
した広がりをもっレーザ・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（１／
！Ｅ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射
光を受光するためのものであり、上１里のレーザ・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ぃる。

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）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）
は、たとえば先導波層り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　−ｓｉ
＞光起電力素子をつくることにより構成されている。受
光素子（３１）〜（３４）の出力信号は、その両端の電
極から光導波層（２１）上に形成された配線パターンに
より電極（３５）にそれぞれ導かれ、さらにワイヤボン
ディングにより基台（１０）上の１ｆｆｆｌ（３６）に
それぞれ導かれる。

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、これらすべての受光素子（３１）〜（
３４）の出力信号の和信号または受光素子（３１）と（
３２）の和信号が記録情報の読取り信号となる。

光起電力素子の材料としては、他にＣｄ　Ｔｃ　。

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。

このように、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。

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（１３）は、この漏洩光め強度を検知す
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（図示路）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）としては上述のａ　　３　ｉ　、　Ｃ
ｄＴｅ　、Ｃｄ　Ｓ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）上に形成される
。検知素子り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（１１）
に取出される。

先導波層（２１）からの漏洩光のすべてが検知素子（１
３）で消費されるとは限らない。受光部（３０）は上述
したように光導波Ｇ（２１）上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
を検知するおそれがある。このことにより、光ピツクア
ップ・ヘッドの誤動作が（ａ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ｆｆ１（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）
の深さは光導波層（２１）の厚さ程度でよい。

第１図においては、先導波［７（２１）は受光部（３０
）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）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。このような場合にも、漏洩光遮断用溝（１
５）はあった方がよい。まｌ＝、Ｓｉ基板（１２〉にＰ
Ｎ接合（フォトダイオード）をつくりこれにより受光素
子（３１）〜（３４）を構成してもよい。

光導波層（２１）−は基板よりも屈折率の大きい材料で
構成すればよいので、基板に応じた種々の材料で実現で
きる。

基板（１２〉をＬ　ｉ　Ｎｂ　Ｏ３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、後に述べるような
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結晶上面にＴｉを熱拡散
することにより先導波層を形成することができる。また
、１ｉＮｂ０３上面にａ−３ｉによる光検知素子や受光
部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）上の先導波ＩＭ（２１）とは、こ
の実施例ではバット・エツジ（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）と先導波層（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。半導体し一ザ（１１〉から出射されたレ
ーザ光は光導波層り２１）内で広がる。半導体レーザ（
１１）の活性層（１４）内と先導波層（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。基台（１０）は半導体レーザ（１１）
のヒートシンクにもなる。

（３）コリメーティング・レンズおよびカップリング・
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１図に示されているコリメーティング・レンズ（２２
）はフレネル・レンズであって、光導波１ｉＭ　（２１
）上に光軸から離れるにしたがって［１］が小さくなる
（チャーブト、ｃｈｉｒｐｅｄ　）凹凸（グレーティン
グ）または屈折率分布から形成されている。

ブラッグ・グレーティング・レンズは、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す角
が大きくなるグレーティングまたは屈折率分布からなる
。

ルネブルグ・レンズは、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。

ジオデシック・レンズは、先導波１（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）を形成することによ
り得られる。

第１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次元集光殿能とを
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。

第３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ｊδのフレネル
・レンズと同じ）と、チャープ型（ｃｈｉｒｐｅｄ　）
グレーティング舎カプラ（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）は平行光を先導波、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（２１）
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（２９）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図および第３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。

（４）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（１
′３）の巾をさらに大きくしてもよい。第４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５図は漏洩光検知素子の製造の態様を示している。

第５図（△）は、光導波層（２１）上に単に索子（１３
）が形成されたものである。先導波層（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１与られる。

第５図（’Ｂ＞においては、先導波層（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５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）を伝播する漏洩光の
多くが粗面で敗乱し素子（１３）に入射する。

第５図（Ｄ＞においては、先導波Ｆ（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５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５図（Ｆ）では、素子（１３）は先導波層（２１）の
終端面に接した状態（実線で示す先導波層）でまたは途
上において（鎖線で示す先導波層）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５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（１６）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５図（Ｈ）においては、先導波層（２１）の深さ全体
にわたる大きな窪み（１６）が形成され、光導波層（２
１）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５図（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）においては、素子（１３）は
光導波層（２１）の端面に形成されているので、先導波
１（２１＞を伝播してきた漏洩光のほとんどすべてが索
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（１６）と漏洩光遮断用溝（１５）と
を共用してもよい。

第５図（１）はさらに他の例を示している。

ここでは、先導波層（２１）の厚さよりも深い穴（１６
）または漏洩光遮断用溝（１５）が形成され、この穴（
１６）または１（Ｉｓ）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（１−
３）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ｔ１］）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６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Ｉｆ（
１１）の出力を安定化することができる。

（５）漏洩光遮断用溝 第１図および第３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）は構造が簡単で容易に作成できる特徴
をもっている。

第７図は漏洩光遮断用溝の他の例を示している。第７図
（Ａ）に示された漏洩光′ｆ４断用溝用溝５）は、伝播
してぎ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Ｕ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、反射光が半導体し−ザ（１１）に戻って入射す
ることにより生ずるバック・トーク・ノイズ防止するこ
とができる。

第７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さＵ゛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。

（６）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ビット（くぼみ
）が形成されている。第８図は、光ディスク（８１）と
光ピツクアップ・ヘッド（９）との位＠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８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９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８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。

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８図に鎖線で示されている。光ディスク（８
１）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９Ａ領域（Ｑｌで表わされている）は受光素子（３３
）側に寄る。受光素子（３３）は差動増幅器（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器（７１）の出力は負
の値を示し、この値は変位爵−Δｄの大きざを表わして
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
受光索子（３４）側に寄る。差動増幅器（７１）の出力
は正の値を示し、かつこの値は変位ｍ＋Δｄを表ねず。

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器（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器（
７１）の出力は零である。

（７）トラッキング・エラーの検出 第１０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。

差動増幅器（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１０図（Ａ＞は、レーザ・ビーム・スポットＰの中
心がトラック（ビット（８２））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１０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、ビット（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
射する光とが存在し、ビット（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、ビット（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の中心とビット（８
２）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
増幅器（７２）の出力は零である。

第１０図（Ｂ）に示すように、レーザ・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
）に受光される光量の方が多くなり、差動増幅器（７２
）からは正の出力が発生する。逆に、第１０図（Ｃ）に
示すように、レーザ・スポットＰがピッド（８２）の右
側にずれると差動増幅器（７２）には負の出力が生じる
。

このようにして、差動増幅器（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、右のともらにずれたエラーかが検出される
。

（８）フォーカシングおよびトラッキング駆動機構 第１１図から第１３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（１ｏｉ）が立設
されている。この支持部材（１ｏｉ）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［ｔｆｆｉしたステー
ジ（１１０）は、上部の方形枠（１１２）　、、方形枠
（１１２）の両端から下方にのびｌζ両脚（１１４）　
　（１１５）および方形枠（１１２）の中央部から下方
にのび１＝中央脚（１１３）から溝成されている。方形
枠（１１２）上に光ピツクアップ・へラド（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（１ｉｏ）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１０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、
上下方向くフォーカシング）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ｉ
４　（１０３）およびステージ（１ｉｏ）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、一定の間隔をおいて離れた２つの垂直部分（１０
５ａ）　　（１０５ｂ）を備えテイル。

これらのヨーク（１ｏ４）　　（１ｏｓ）の垂直部分（
１０４ａ　）　　（１’０５ａ　）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）　　（１
０５）の他方の垂直部分（ｉｏａｂ）　　（ｉｏｓｂ）
と永久磁石（１ｏｅ）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Ｊ５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ｆｌＩｎ構は第１２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１２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Ｆｆによってステージ（１１，０）は上方に
移動する。ステージ（１１０）の移動量はコイル（１２
３）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、上述した差動増幅器（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。

トラッキング駆動別構は第１３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ｌζ部分に、たとえば第１３図で紙面に向う方
向に（第１１図で下方に向って）駆動電流を流すと、第
１３図において上方に向う力（第１１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。上述した差動増幅器（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ＬｉＮｂ０３
）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・カブラ（
２９）　（５１）〜（５３）　（第３図、第１４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／Ｎ）の薄膜を形成し、これらのレンズおよびカブラ
の両側に電極を設ける。電極に印加１゛る電圧を変える
ことにより、これらのレンズやカブ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、先導波路（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。

（９）他の実施例 第１４図は、３ビ一ム方式の光ピツクアップ・ヘッド（
９０）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）を伝播己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ブ型（ｃｂｉｒｐｅｄ　
）グレーティング・カブラ（５１）〜（５３）とから構
成されている。

これらの各グレーティング・カブラ（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１　ｔｔｍ程度であり間隔は２０ＩＩＩＩ７程度で
ある。中央のレーザ・スボッ１−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
一平面上く光ディスクの情報記録面〉に焦点を結んでお
り、かつほぼ−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ｑｌ
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）　　（９３ン
の出力信号が上述のフォーカシング・エラー検出用差動
増幅器（７１）に入力し、受光素子（９４）　　（９５
）の出力がトラッキング・エラー検出用差動増幅器（７
２）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（３１）〜（３３〉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　−８ｉ　、　Ｃｄ　Ｔｅ　、　Ｃｄ　Ｓ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、カップリング・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、光ピツクアップ・ヘッドを示す斜視図である
。 第２図は、半導体レーザと光り波層との光結合部分を示
す斜視図である。 第３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４図は、漏洩光検知素子の他の例を示す平面図である
。 第５図は、漏洩光検知素子の種々の例を示す断面図であ
る。 第６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７図は、漏洩光遮断用溝の他の例を示す斜視図である
。 第８図は、光ディ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９図は、受光部上におｔプるフォーカシング・エラー
の検出原理を示す図である。 第１０図は、トラッキング・エラーの検出原理を示す図
である。 第１１図から第１３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１１図は斜視図、第１
２図は第１１図のＸ■−Ｘ■線にそう断面図、第１３図
は光ピツクアップ・ヘッドを除去して示す平面図である
。、第１４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。 （９）（９０）・・・光ピツクアップ・ヘッド、（１１
）・・・半導体レーザ、（１２）・・・基板、（１３）
・・・漏洩光検知素子、（２１）・・・光導波層、（２
２）・・・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）　　（９１）〜（９５）・・・受光素子。 以　　上 外４名 尖５　ＢＢＨ （Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 第５図 （Ｄ） （Ｅ） （Ｆ） 第５図 （Ｇ） （Ｈ） （Ｉ） 第６図１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）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、 光導波路上に契約され、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、 斜め上方から反射してくる光を受光する手段、および 光導波路を伝播する光の強度を検知するための手段、 を備えた光情報処理装置。
2. （２）光強度検知手段が基板上に形成され、光導波路か
   らの漏洩光を検知するものである、特許請求の範囲第（
   １）項に記載の光情報処理装置。