(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクに照射する複数の光スポットを介してデータの書き込みまたはデータの読み出しを行う光ヘッドにおいて、
前記光ヘッドは、光を出射する光素子を直線上に並列させた光素子群を２つ以上備える光源と、この光源からの光を入射して予め設定された光導波路を介して出射させる光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスから出射される光を前記光ディスクに前記光スポットとして形成できるように照射するレンズ系とを備え、
前記光素子群は、前記光導波路ディバイスから出力される光の光軸に対して直交する角度を除く所定傾斜角度で、左右に対称に配置される一側光素子群および他側光素子群を有し、
前記光導波路ディバイスは、前記一側光素子群および前記他側光素子群からの光が、それぞれ垂直に入射できるように形成した入射面を有し、
前記一側素子群および前記他側光素子群の前記光導波路ディバイスにおける光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、
前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項２】
光ディスクに照射する複数の光スポットを介してデータの書き込みまたはデータの読み出しを行う光ヘッドにおいて、
前記光ヘッドは、中央に配置する光素子の両側に前記光素子を直線上に並列させた光素子群を２つ以上有する光源と、この光源からの光を入射して予め設定された光導波路を介して出射させる光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスから出射される光を前記光ディスクに前記光スポットとして形成できるように照射するレンズ系とを備え、
前記光素子群は、中央の前記光素子に対して左右対称に配置される一側光素子群および他側光素子群とを有し、
前記光導波路ディバイスは、前記光素子、前記一側光素子群および前記他側光素子群からの光が、それぞれ垂直に入射できるように形成した入射面を有し、
前記一側素子群および前記他側光素子群の前記光導波路ディバイスにおける光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、
前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成したことを特徴とする光ヘッド。
【請求項３】
前記光導波路ディバイスの入射面は、その中央に対して傾斜させ、前記一側光素子群および前記他側光素子群に平行にそれぞれ対面する平行面を備え、
前記平行面は、前記一側光素子群および前記他側光素子群において当該光導波路ディバイスの中央から遠い位置となる光素子の当該光導波路ディバイスにおける光導波路に合わせて前記傾斜角度が設定されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光ヘッド。
【請求項４】
前記光導波路ディバイスは、その光の出射面を前記レンズ系による像面湾曲を打ち消す湾曲面に形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の光ヘッド。
【請求項５】
複数の光素子を直線上に並列させた光素子群を半導体レーザダイオードアレイとして２つ以上備える光源を有すると共に、前記光源からの光により複数の光スポットを形成する光ディスク用記録再生装置であって、
前記半導体レーザダイオードアレイと、この半導体レーザダイオードアレイからの光ビームを中央から左右対称な光導波路を介して導波する光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスからの光ビームを平行光にするコリメータレンズと、このコリメータレンズからの光ビームを集光して前記光スポットとして光ディスクに照射する対物レンズとを備え、
前記半導体レーザダイオードアレイは、多角形の外形線上に配置され、
前記光導波路ディバイスの入射面の形状が前記多角形と相似形状に形成され、
前記半導体レーザダイオードアレイと前記入射面とが平行になるように配置され、
前記光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、
前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成したことを特徴とする光ディスク用記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の光スポットにより光ディスクの記録あるいは再生または記録および再生を行う光ヘッドおよび光ディスク用記録再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、映像を記録する記録装置は、記録媒体を記録磁気テープとするVideo Cassette Recorder（ＶＣＲ）装置や、あるいは、記録媒体を光ディスクとする光ディスク装置が知られている。ＶＣＲ装置は、大きな記録容量や高いデータ転送速度を有しているなど高い記録性能をもっているため、放送局においてハイビジョンなど映像品質の高い番組の制作に用いられている。しかし、ＶＣＲ装置は、必要な映像シーンへ瞬時にアクセスすることができないことや、また、記録した磁気情報を長い時間維持することができない記録磁気テープを使用するため、番組の編集作業等においてさらなる改善の要求がある（非特許文献１）。
【０００３】
一方、光ディスク装置は、光ヘッドを所望の位置に移動できることにより、必要な映像シーンへ瞬時にアクセスすることができるため、ノンリニア編集作業が可能であり、また、光ディスクを使用することから、長期に亘って記録情報を維持することができるものである。そのため、光ディスク装置で使用される光ディスクは、ＶＣＲ装置の記録磁気テープにとって代わる次世代の記録メディアとして期待されている。ただし、光ディスクを使用する光ディスク装置は、ＶＣＲ装置の記録速度と比較して一桁程度、処理速度が遅いのが現状である。
【０００４】
処理速度に関して、現在、磁気記録テープを使用する装置（例えば、Ｄ−６装置）は、ハイビジョン原信号を記録することが可能であり、その記録速度が、約１２００Ｍｂｐｓに達している。一方、光ディスク装置の高速記録に関しては、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃの技術をベースに記録速度を２倍に高めた技術（非特許文献２）として存在するが、磁気記録テープの記録速度と比較して１／２０にすぎない。
【０００５】
なお、光ディスク装置の記録速度を高める手段としては、光スポットと情報ビットとの相対速度を向上させること（以下、速度改善技術という）、あるいは、光スポットを形成するビームの並列化（以下、多チャンネル化技術という）が行われている。より具体的には、光スポットのサイズを小さくすること（光源波長の波長を短くすること、対物レンズの開口数を高めることなど）、あるいは、光ディスクの回転速度を高めることなどが考えられる。
また、現在、光ディスクは、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、次世代光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ  ＤｉｓｃとＨＤ−ＤＶＤ）が商品化されており、速度改善技術により記録速度の高速化が図られている。
【０００６】
さらに、次世代光ディスクでは、記録光源の波長は４０５ｎｍ、対物レンズの開口数は０．８５、次世代光ディスクの回転数は４１００ｒｐｍ（最内周）であり、それぞれ、技術的な限界に近づいていると言われている。つまり、速度改善技術のみによる特性の改善においては、光ディスク装置の記録速度は、２００Ｍｂｐｓ程度が限界であるといわれている（非特許文献３）。
【０００７】
なお、光ディスク装置において、２００Ｍｂｐｓ以上の高速化を図る場合、前記した多チャンネル化技術が必須である。光源を改善する場合、前記した速度改善技術と排他的ではないため、速度改善技術と併用することにより、更なる高速化が実現されることが推測される。
そして、多チャンネル化技術の具体例としては、光ヘッドの個数を増やす構成（多ヘッド方式）にするか、あるいは、光スポットの数を増やす構成（多ビーム方式）にすることが挙げられる。
【０００８】
多ヘッド方式は、一つの光スポットを形成する光ヘッドを複数個利用する技術であり、ＶＣＲ装置やハードディスクドライブなど他の記録メディアにおいては、すでに応用されている。また、光ディスク装置に対しても、多ヘッド方式は、応用可能な技術である。
しかし、光ディスクの最内周（半径２４ｍｍ）から最外周（半径５９ｍｍ）に至るまで光ピックアップが機械的に移動する空間が必要となるため、光ディスク装置には、今の構成を大きく変えなければ、４個程度の光ヘッドを搭載することが限界な構成であると思われる。ただし、前記した速度改善技術と多ヘッド方式を併用した場合においても、光ディスク装置の記録速度は８００Ｍｂｐｓにしか至らない。
【０００９】
一方、多ビーム方式では、１つの光ヘッドから複数個の光スポットを形成する技術であり、既存の１ビーム光ヘッド光学系において、記録光源および光検出器をアレイ化することにより実現され、一個の光学系を複数本のビームで共有する技術である。このような構成であるため、前記した速度改善技術と組み合わせることが考えられる。例えば、１光ヘッドあたりのビーム数を２本とした場合、速度改善技術および多ヘッド方式と組み合わせることにより、光ディスク装置の記録速度は、１６００Ｍｂｐｓに達し、ハイビジョン番組の非圧縮信号を記録することが可能となる。さらに、８ビームで構成される光ヘッドを用いて並列に記録再生する実証実験が行われており（非特許文献４）、多ヘッド方式よりも記録再生のチャンネル数を増やすことが可能である。
【００１０】
また、光ディスク装置として、レーザービームの間隔を縮小する光導波路ディバイスを用いることにより解決する技術が提案されている（特許文献１）。この光ディスク装置は、光導波路ディバイスが曲げ構造を持つ複数本の光導波路により構成されており、その曲げ量を制御することにより、光導波路ディバイスの入射端においてはコアの間隔は広く、出射端においてはコアの間隔を狭くする構成を備えている。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２１７１９４号公報
【非特許文献１】兼六館出版株式会社発行の「放送技術」Vol．58,No.9,ｐ.89(2005)「徳丸；ハイビジョン光ディスク取材・制作システム」
【非特許文献２】H.Tokumaru, M.Kishida, and, D.koide,”HDTV Optical Disk for Broadcasting,”SMPTE Motion Imaging J.,115(2006)24.
【非特許文献３】H.Minemura, K.Watanabe, K.Adachi and R.Tamura:”High-Speed Write/Read Techniques for a Blu-ray Write-Once Disc”,Jpn.J.Appl.Phys,Vol.45,Part 1,No.2B,pp1213-1218(2006).
【非特許文献４】R.Arai, M.Mizukami, T.Tanabe, K.Katoh, T.Yoshizawa, H.Yamazaki, S.Murata, Y.Tanaka and I.Sato,”Feasibilith Study on High Data Transfer Rate of 300 Mbit/s with 8-Beam LaserDiode Array”,Jpn.J.Appl.Phys.Vol.32 Part 1,No.11B,pp.5411-5416(1993)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来の光ディスク装置の技術では、光源数が増加されることに伴い、以下に示すような問題点が生じる。
従来の光ディスク装置では、光源数が増加することに伴い、光導波路の屈曲部における放射損失（曲げ損失）と、光スポットが湾曲面上に集光（像面湾曲）すること、が発生する。すなわち、光ディスク装置は、光導波路のチャンネル数が増えるほど、曲げ量の大きな光導波路を使用する必要がある。そのため、光導波路の曲げ半径が小さくなるほど（曲率が大きくなるほど）、コア内に光エネルギーを閉じ込める効果が弱くなる。その結果、光ディスク装置では、コアからクラッド内に光が放射し、光導波路に沿って光を伝搬させることができなくなる。
【００１３】
また、光ディスク装置は、光導波路のチャンネル数が増えるほど、光導波路ディバイスの出射面におけるビーム像の高さ（長さ）が高く（長く）なるため、光ヘッド光学系内において生じる像面湾曲による影響が大きくなり、形成される複数個の光スポットが湾曲面上に集光されてしまう。
【００１４】
しかし、光ディスク装置は、光源数が増えた構成であると、像面湾曲により両端にある光スポットが、ランド面またはグルーブ面から離れた面に集光された場合、その相対的な位置関係を把握することができなくなる。なお、現行の１ビーム光ヘッドの光ディスク装置では、マーシャルの評価基準により定められる焦点深度（±ｎλ／（２＊ＮＡ２）≒±０．４２μｍ）の範囲内にフォーカスされれば問題が生じないが、多ビーム光ヘッドにおいては、さらに、ランド面またはグルーブ面のどちらか一方の面にのみ光スポット列を集光する必要があるため、像面湾曲量をランド／グルーブの段差（±ｎλ／８＝０．０５μｍ）以内とする必要がある。
【００１５】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、光導波路の曲げ構造による曲げ損失の抑制を行うことと、像面湾曲の補正を行うことにより、光記録再生の速度を向上させることができる光ディスク装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記課題を解決するため、本発明に係る光ヘッドは、光ディスクに照射する複数の光スポットを介してデータの書き込みまたはデータの読み出しを行う光ヘッドにおいて、前記光ヘッドは、光を出射する光素子を直線上に並列させた光素子群を２つ以上備える光源と、この光源からの光を入射して予め設定された光導波路を介して出射させる光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスから出射される光を前記光ディスクに前記光スポットとして形成できるように照射するレンズ系とを備え、前記光素子群は、前記光導波路ディバイスから出力される光の光軸に対して直交する角度を除く所定傾斜角度で、左右に対称に配置される一側光素子群および他側光素子群を有し、前記光導波路ディバイスは、前記一側光素子群および前記他側光素子群からの光が、それぞれ垂直に入射できるように形成した入射面を有し、前記一側素子群および前記他側光素子群の前記光導波路ディバイスにおける光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成した構成とした。
【００１７】
このように構成したことにより、光ヘッドは、光源として配置した一側光素子群および他側光素子群から光が照射されると、一側光素子群および他側光素子群と平行に形成された光導波路ディバイスの入射面から、照射された光が垂直に入射する。そして、一側光素子群からの光は、例えば、一方向に曲がる曲率となる光導波路ディバイスの光導波路を介して出射され、また、他側光素子群からの光は、例えば、他方向に曲がる曲率となる光導波路ディバイスの光導波路を介して出射され、レンズ系から光ディスクに複数の光スポットを形成するように照射される。
また、光ヘッドは、光源の一側光素子群あるいは他側光素子群の光素子から光導波路ディバイスに入射する光が、光導波路ディバイスの入射面が入射光に対して垂直で、かつ出射面に向かって一方向のみあるいは他方向のみに曲がる曲線光導波路によりクロストークすることなく導波されて光導波路ディバイスの出射面からレンズ系に向けて出射される。そして、曲線光導波路は、所定以下の曲率であるため、光導波路のコア内に光エネルギーを閉じ込める効果が弱くなることはない。
【００１８】
さらに、本発明に係る光ヘッドは、光ディスクに照射する複数の光スポットを介してデータの書き込みまたはデータの読み出しを行う光ヘッドにおいて、前記光ヘッドは、中央に配置する光素子の両側に前記光素子を直線上に並列させた光素子群を２つ以上有する光源と、この光源からの光を入射して予め設定された光導波路を介して出射させる光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスから出射される光を前記光ディスクに前記光スポットとして形成できるように照射するレンズ系とを備え、前記光素子群は、中央の前記光素子に対して左右対称に配置される一側光素子群および他側光素子群とを有し、前記光導波路ディバイスは、前記光素子、前記一側光素子群および前記他側光素子群からの光が、それぞれ垂直に入射できるように形成した入射面を有し、前記一側素子群および前記他側光素子群の前記光導波路ディバイスにおける光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成した構成とした。
【００１９】
このように構成したことにより、光ヘッドは、光源として配置した中央の光素子、一側光素子群および他側光素子群からの光は、中央の光素子、一側光素子群および他側光素子群にそれぞれ平行に形成された光導波路ディバイスの入射面から垂直に入射する。そして、一側光素子群の光素子からの光は、例えば一方向に曲がる曲線の光導波路を介して光導波路ディバイスからレンズ系に出射され、他側光素子群の光素子からの光は、例えば他方に曲がる曲線の光導波路を介して光導波路ディバイスからレンズ系に出射される。さらに、中央の光素子からの光は、光導波路ディバイスの直線の光導波路ディバイスからレンズ系に出射される。そして、光導波路ディバイスから出射された光は、レンズ系を介して光ディスクに複数スポットとして照射される。
また、光ヘッドは、光源の一側光素子群あるいは他側光素子群の光素子から光導波路ディバイスに入射する光が、光導波路ディバイスの入射面が入射光に対して垂直で、かつ出射面に向かって一方向のみあるいは他方向のみに曲がる曲線光導波路によりクロストークすることなく導波されて光導波路ディバイスの出射面からレンズ系に向けて出射される。そして、曲線光導波路は、所定以下の曲率であるため、光導波路のコア内に光エネルギーを閉じ込める効果が弱くなることはない。
【００２２】
さらに、前記光ヘッドにおいて、前記光導波路ディバイスの入射面は、その中央に対して傾斜させ、前記一側光素子群および前記他側光素子群に平行にそれぞれ対面する平行面を備え、前記平行面は、前記一側光素子群および前記他側光素子群において当該光導波路ディバイスの中央から遠い位置となる光素子の当該光導波路ディバイスにおける光導波路に合わせて前記傾斜角度が設定された構成とした。
【００２３】
このように構成した光ヘッドは、曲線光導波路の曲率が小さくなり、光素子の数が増えても光導波路のコア内に光エネルギーを閉じ込める効果が弱くなることはない。
【００２４】
そして、前記光ヘッドにおいて、前記光導波路ディバイスは、その光の出射面を前記レンズ系による像面湾曲を打ち消す湾曲面に形成された構成とした。
このように構成したことにより、光ヘッドは、光導波路ディバイスから照射されレンズ系を介して光ディスクの同一平面上に複数の光スポットにより照射することができる。
【００２５】
また、前記課題を解決するため、本発明にかかる光ディスク用記録再生装置は、複数の光素子を直線上に並列させた光素子群を半導体レーザダイオードアレイとして２つ以上備える光源を有すると共に、前記光源からの光により複数の光スポットを形成する光ディスク用記録再生装置であって、前記半導体レーザダイオードアレイと、この半導体レーザダイオードアレイからの光ビームを中央から左右対称な光導波路を介して導波する光導波路ディバイスと、この光導波路ディバイスからの光ビームを平行光にするコリメータレンズと、このコリメータレンズからの光ビームを集光して前記光スポットとして光ディスクに照射する対物レンズとを備え、前記半導体レーザダイオードアレイは、多角形の外形線上に配置され、前記光導波路ディバイスの入射面の形状が前記多角形と相似形状に形成され、前記半導体レーザダイオードアレイと前記入射面とが平行になるように配置され、前記光導波路は、入射面から所定長さの入射側直線光導波路と、この入射側直線光導波路に連続して形成された曲線光導波路と、この曲線光導波路に連続する出射側直線光導波路とを備え、前記曲線光導波路は、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％で、曲率１／Ｒが１５（ｍｍ−１）以下となるように形成した構成とした。
【００２６】
このように構成した光ディスク用記録再生装置は、光素子群とした半導体レーザダイオードアレイとすることから隣接する光素子の間隔が小さく設定でき、また、中央を除く位置の半導体レーザダイオードアレイからの光は、光導波路ディバイスによりどちらか一方にのみ曲がる曲線の光導波路により導波されて、光導波路ディバイスからコリメータレンズに向かって出力される。そして、光ディスク用記録再生装置は、光導波路ディバイスから出射した光を、コリメータレンズにより平行光に変換して、対物レンズにより集光して光ディスクに複数の光スポットとして照射する。
また、光ディスク用記録再生装置は、光源の一側光素子群あるいは他側光素子群の光素子から光導波路ディバイスに入射する光が、光導波路ディバイスの入射面が入射光に対して垂直で、かつ出射面に向かって一方向のみあるいは他方向のみに曲がる曲線光導波路によりクロストークすることなく導波されて光導波路ディバイスの出射面からレンズ系に向けて出射される。そして、曲線光導波路は、所定以下の曲率であるため、光導波路のコア内に光エネルギーを閉じ込める効果が弱くなることはない。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る光ヘッドおよび光ディスク用記録再生装置は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
光ヘッドは、光源の光素子を一側光素子群および他側光素子群として所定角度に設定し、光導波路ディバイスの入射面を光源からの光が垂直に入射できるように形成したので、光素子間を小さくして多くの光素子を配置でき、多数の光スポットにより、光記録再生の速度を向上させることが可能となる。
【００２８】
光ヘッドは、一側光素子群および他側光素子群の光導波路ディバイスでの曲線光導波路が、垂直に入射して一方向のみまたは他方向のみに曲がる曲線により形成され、光記録再生の速度を向上させることが可能となる。
【００２９】
光ヘッドは、一側光素子群および他側光素子群の中央から離れた位置の光素子に対応して、光導波路ディバイスの入射面の傾斜角度が設定して平行面としているため、入射面の構成が簡易で、かつ、曲線光導波路の曲率を小さく設定でき、曲げ損失を抑えることができる。
【００３０】
光ヘッドは、光導波路ディバイスの出射面が、像面湾曲を打ち消すように曲面に形成されているため、光素子の数を増やしても、レンズ系から出射されて光ディスク上に形成される多数の光スポットを光ディスクの同一平面上に照射できる。
【００３１】
光ディスク用記録再生装置は、光ヘッドが、光素子を光素子群とした半導体レーザダイオードアレイを多角形の外形線上に配置して、光導波路ディバイスの多角形に形成した入射面に垂直に光ビームを入射させるように構成しているので、光スポットを従来の構成に比較して数多く形成できると共に、光導波路の曲げ構造による曲げ損失を抑制することができるため、光記録再生の速度を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る光ヘッドおよび光ディスク用記録再生装置における最良の形態について図面を参照して説明する。図１は光ディスク装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。
【００３３】
図１に示すように、光ディスク用記録再生装置１０は、光ヘッド１と、トラッキング制御および焦点制御を行う制御装置２０と、光記録再生媒体としての光ディスク５０を回転させる駆動装置３０とを主に備えている。なお、ここでは記録再生についての構造の説明は省略する。
光ヘッド１は、光源２と、この光源２に入射面３Ａを対向して設置する光導波路ディバイス３と、この光導波路ディバイス３の出射面３Ｂに対面して配置されるレンズ系４とを備えている。
【００３４】
光源２は、光を出射する光素子２ａを中央に一つ配置した中央光素子部Ａ１と、光素子２ａを２つ以上（ここでは６つ）直線上に整列させて構成し中央光素子部Ａ１の左右に対称に所定傾斜角度で配置される一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５とを備えている。
【００３５】
光素子２ａを直線上に整列させた一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、予め製造時にその数が決められた状態で作成される。ここでは、光源２として全部で２１個の光素子２ａを最大配置できるため、５個ずつの光素子群（半導体レーザダイオードアレイ）として製造される。したがって、半導体ウエハに形成される光素子２ａを５個単位で切り出して光素子群として製造すれば、光素子群単位では隣り合う光素子２ａの切り出し代を必要としないことにより、隣の光素子２ａとの間隔を小さくできる。
【００３６】
図１に示すように、中央光素子部Ａ１は、光素子２ａからの光が、光導波路ディバイス３の中央の直線となる光導波路に平行に沿うように、かつ、その中央の光素子２ａからの光が入射面３Ａに対して垂直となるよう入射面３Ａに平行に配置されている。
【００３７】
一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、それぞれ２つずつの光素子群により構成されており、中央光素子部Ａ１の左右に対称となるように所定傾斜角度で配置されている。この一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、ここでは、中央光素子部Ａ１から遠い位置となる光素子２ａに合わせて所定傾斜角度に配置されている。つまり、中央光素子部Ａ１から遠い位置となる光素子２ａの光導波路ディバイス３での曲率（後記する）が大きくなるため、大きな曲率となる光素子２ａに合わせて、一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５が所定傾斜角度に配置されている。なお、中央光素子部Ａ１、一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、多角形の外形線上に配置されている状態となっている。
【００３８】
図１および図２に示すように、光導波路ディバイス３は、光源２からの光を入射して、レンズ系４側に所定の光導波路を介して出力するものである。この光導波路ディバイス３は、多角形な形状に形成された入射面３Ａと、後記するレンズ系４の像面湾曲を解消するように形成された出射面３Ｂと、をそれぞれ一端側および他端側に形成している。そして、この光導波路ディバイス３は、入射面３Ａから所定距離までを直線的な光導波路を形成する入射側直線光導波路領域３ａと、この入射側直線光導波路領域３ａから連続して曲線的な光導波路および中央の直線的な光導波路を形成する複合光導波路領域３ｃと、この複合光導波路領域３ｃから連続して出射面３Ｂまで直線的な光導波路を形成する出射側直線光導波路領域３ｂとを備えている。
【００３９】
図２に示すように、この光導波路ディバイス３は、光源２の各光素子２ａから照射される光の各光導波路（図２の２ｄ、２ｄで示す断面）が予め形成されている。そして、光導波路ディバイス３の中央から最外側となる光導波路は、図３に示すように、伝搬効率を９０％として設定したときに、入射面３Ａから出射面３Ｂまで直線となる直線導波路に対して、例えば、中央からのシフト量を１．３７ｍｍとして実現することが可能となる。なお、ここで使用される光導波路ディバイス３の具体的な構成の一例として、表１に示すものを挙げることができる。
【００４０】
【表１】
0004792011.tif 000002
【００４１】
表１に記載された光導波路ディバイス３の構成では、中央の光素子２ａの左右に１２個ずつの光素子２ａを設置して構成できる。そして、各光素子２ａからの光は、曲げ損失が小さな状態で光導波路ディバイス３を構成できるため、導波路の設計が容易となり、かつ、曲げ損失を抑制することができる。なお、一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、一方向あるいは他方向に曲がる曲線導波路として形成できるため、光導波路の構成も簡易となる。
【００４２】
また、光導波路ディバイス３は、入射面３Ａを、中央を基準の平面として形成したときに、その中央の平面に対して所定角度に傾斜させた多角形状としている。この入射面３Ａは、一例として、レイズドサイン関数および理想曲線を使用して、ここでは設定している。つまり、光導波路ディバイス３は、出射面３Ｂの光ビームの位置および出射面３Ｂの角度は、決定されている。
【００４３】
そのため、入射面３Ａを理想曲線で仮に設定し、中央から一番遠い光素子２ａに対応する光ビームの曲率により、出射面３Ｂの中央から一番遠い位置の出射側直線光導波路領域３ｂに接続される光導波路の曲線を、理想曲線により設定されている入射面３Ａの入射側直線光導波路領域３ａに接続するようにすることで、中央から一番遠い導波路を設定する。さらに、設定された導波路に直交する平面を一側光素子群Ａ３（Ａ５）の入射面３Ａとする。同様にして一側光素子群Ａ２（Ａ４）の入射面３Ａを設定する。出射面３Ｂおよび入射面３Ａが設定されると、他の光導波路の曲線を決定することで、光導波路ディバイス３を形成することができる。
【００４４】
以下に、レイズドサイン関数および理想曲線を用いて光導波路ディバイス３を具体的に設定した一例を説明する。なお、レイズドサイン関数をここでは使用して説明するが、その他、曲線の光導波路を設定するときに使用される他の関数であってもよいことはもちろんである。
はじめに、理想曲線は、光導波路ディバイス３の直径方向をｘとし、光導波路ディバイス３の光軸方向をｚとした座標系において、｛ｚ＝−（［１−ｑ／ｐ］／Ｌ２）ｘ２＋Ｌ２｝（式１）（図２参照）に沿って形成している。なお、ここでは、Ｌ２は、屈曲領域の長さである。また、光導波路ディバイス３は、中央の平面が、中央の直線となる導波路に直交する面に形成される。なお、式１中において、ｐは、入射端面における光導波路のコアピッチに関して、光軸に垂直な距離（成分）、ｑは、出射端面における光導波路のコアピッチを示す。
【００４５】
レイズドサイン関数により所定曲率の光導波路のそれぞれを求める場合は、一般式として、ｘ（ｚ）＝Ａ｛Ｂｚ−ｓｉｎ（Ｂｚ）｝（式２）から変数ｚの定義域を０≦Ｂｚ≦πとし、係数Ａとして、Ａｉ＝δｉ／π（δ＝ｐ−ｑ：シフト量）およびＡ−ｉ＝−Ａｉとし（ｉは光導波路の番号）、さらに、係数Ｂとして、Ｂｉ＝Ｂ＝π／Ｌ２＝０．２π［ｍｍ−１］およびＢ−ｉ＝Ｂｉとする（ｉは光導波路の番号）。
【００４６】
このときのＢｚ＝０およびπにおいて、二次微分がゼロとなる。この場合、曲率半径は無限大となり直線構造と等価となる。一方、一次微分の値は、２ＡＢであり、接線の傾きは、２ＡＢとなる。そのため、傾きが２ＡＢである直線と接続が可能となる（Ｂｚ＝０は屈曲の出口、πは屈曲の入口に対応）。
前記した（式２）の一次微分｛ｘ′（ｚ）｝および二次微分｛ｘ′′（ｚ）｝から、曲率半径Ｒ（ｚ）の式に代入して、Ｒ（ｚ）＝［１＋｛ｘ′（ｚ）｝２］１．５／｜ｘ′′（ｚ）｜（式３）とし、傾きが２ＡＢである直線と接続が可能であることが分かる。
【００４７】
そのため、傾きが２ＡＢである直線と理想曲線すなわち光導波路ディバイス３の入射面３Ａの傾きは直交する関係であるため、ある光導波路ディバイス３の入射面３Ａにおける位置ｘ＝δの接線の傾きは、傾き２ＡＢの直交条件となる−１／（２ＡＢ）であるから、ｄｘ／ｄｚ＝−１／（２ＡＢ）＝−Ｌ２／２δ（式４）が任意のｘ＝δで成立する。したがって、任意のｘ＝δにおける理想曲線は、｛ｚ＝−（［１−ｑ／ｐ］／Ｌ２）ｘ２＋Ｌ２｝（式１）となる。
【００４８】
このように、レイズドサイン関数および理想曲線を用いて、図２に示すように、各光導波路を設定できる。図２に示すように、各光導波路は、任意の光素子２ａからの光が光導波路ディバイス３の入射面３Ａに垂直に入射するときの関係と、Ｌ１領域（入射側直線光導波路領域）とＬ２の領域（中央の直線領域を除く屈曲領域）との光導波路の接続状態およびＬ２領域（中央の直線領域を除く屈曲領域）とＬ３領域（出射側直線光導波路領域）の接続状態を特定することができる。
【００４９】
さらに、図４に示すように、光導波路ディバイス３は、入射側と出射側の直線光導波路に接続するまでの曲線光導波路の曲率が所定の値以下となるように設定されている。ここでは、曲線光導波路の曲率１／Ｒ（ｍｍ−１）は、曲線光導波路の長さＬ２（ｍｍ）とし、比屈折率差Δ＝０．２〜０．３％としたとき、曲率１／Ｒの値は１５（ｍｍ−１）より小さくなるように設定している。このように設定することで、光導波路ディバイス３は、図３に示すように、光の伝搬効率が従来の点線で示すものに対してどちらか一方のみに曲がるようなシフト量であっても、放射損失が１０％以下となり望ましいからである。なお、比屈折率差Δを０．２〜０．３％の範囲としたのは、０．３％を超えると光損失が大きくなり、また、０．２％未満であると光導波路ディバイス３のサイズが大きくなり、光導波路ディバイス３が高価となるためである。ここでは一例として比屈折率差Δは、０．２５％として設定した。
【００５０】
なお、ここでは、光素子２ａの光素子群として６つを配置している場合、中央から遠い位置にある光素子２ａの光導波路ディバイス３における光導波路の曲率に合わせて、配置される傾斜角度が設定されている。したがって、一側光素子群Ａ２、Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５は、中央から遠い光素子２ａの光導波路ディバイス３における光導波路の曲率に合わせて、設置角度が設定されることで、一側光素子群Ａ２、Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５それぞれの全体の配置が設定される。つまり、一側光素子群Ａ３の中央から遠い光素子２ａと、一側光素子群Ａ２の中央から遠い光素子２ａとが決まれば、一側光素子群Ａ２、Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５の全体の配置が決まる。
【００５１】
また、光導波路ディバイス３の出射面３Ｂは、後記するレンズ系４の像面湾曲を打ち消すように湾曲した形状として構成している。この出射面３Ｂの曲面の形状は、使用されるレンズ系４により設定される。つまり、レンズ系４の縦倍率の逆数に相当する湾曲面としている。そのため、使用されるレンズ系４により形成される像面湾曲となる縦倍率をあらかじめ測定し、その像面湾曲を打ち消すような縦倍率の逆数に相当する凹曲面となる形状に形成される。
【００５２】
このように構成された光導波路ディバイス３は、中央光素子部Ａ１、一側光素子群Ａ２，Ａ３、他側光素子群Ａ４，Ａ５の光素子２ａから光ビーム（図１では素子群の中央の光ビームのみ記載、本来は２５本の光ビーム）が照射されると、入射面３Ａに垂直に各光ビームを入射させる。そして、光導波路ディバイス３は、中央（中心）の光素子２ａ以外の光導波路では、入射側直線光導波路領域３ａおよび出射側直線光導波路領域３ｂに連続する複合光導波路領域３ｃにおいて、一方向または他方向のどちらかに曲がる曲線となる光導波路により光ビームを導波する。光導波路ディバイス３から出射される光ビームは、予め設定された領域の範囲からレンズ系４側に直線となる光導波路を介して出力される。
【００５３】
なお、光導波路ディバイス３は、出射面３Ｂの像面湾曲を打ち消す形状により、各光ビームの出力位置が各導波路により異なることで、後記するレンズ系４を介して光ディスク５０に多数の光スポットを形成するときに、同一平面上となるように光ビームを出射している。
【００５４】
つぎに、図１に示すように、レンズ系４は、入射する光を平行光として出射させるコリメータレンズ（凸レンズ）４ａと、このコリメータレンズ４ａから出射した光を集光して光ディスク５０に出射する対物レンズ４ｂとを備えている。このレンズ系４は、光導波路ディバイス３から出射した光ビームを光ディスク５０に多数の光スポットを形成できるように照射させている。
【００５５】
コリメータレンズ４ａと対物レンズ４ｂの間には、ビームスプリッタ（ハーフミラー）２１を介在させている。このビームスプリッタ２１は、光ディスク５０におけるトラッキング制御および焦点制御を行うための制御装置２０に光ディスク５０から反射してきた光を取り込むために設置されている。
【００５６】
制御装置２０は、ビームスプリッタ２３からの光の光路中に設置された導波管プレート２２と、この導波管プレート２２を通過した光の光路中に設置されたビームスプリッタ２３と、このビームスプリッタ２３から出射した光の一方の光路中に配置された格子面２４と、この格子面２４を通過した光を受光するディテクタ２６と、ビームスプリッタ２３の光の他方の光路中に設置したレンズ（凸レンズ：集光レンズ）２７と、このレンズの光路中に配置されたダイオード２８とを備えている。この制御装置２０は、ダイオード２８から出射した光の反射光と、光源２からの光の反射光とをディテクタ２６で受光して、光ディスク５０のトラッキング制御および焦点制御を行うためのものであり、ここでは、複数の光スポットに対する制御を行うことができるものであれば、特にその構成を限定するものではない。
【００５７】
駆動装置３０は、光ディスク５０をテーブル上に載置して所定の回転速度で回転させるものである。この駆動装置３０は、ここでは、記録あるいは再生できるように光ディスク５０を回転させることができるものであれば、特にその構成を限定されるものではない。
【００５８】
つぎに、光ディスク用記録再生装置１０の動作について説明する。
図１に示すように、光ディスク用記録再生装置１０は、光ディスク５０に情報を記録あるいは再生する場合に、光ヘッド１の光源２から光ビームが照射され、光導波路ディバイス３の入射面３Ａから入射して導波させ光導波路ディバイス３の出射面３Ｂから出射される。光導波路ディバイス３を導波する各光ビームは、曲率が大きくなる中央から遠い位置となる一方向または他方向に曲がる曲線光導波路か、中央の曲率が小さな曲線光導波路か、あるいは、中央の直線の直線光導波路により導波されるため、コア内に光エネルギーを閉じ込める効果を弱くすることなく、各光導波路に沿って光を適切に伝搬させることができる。
また、光導波路ディバイス３は、出射面３Ｂがレンズ系４に対応して像面湾曲を打ち消すように各光導波路における光ビームの出力端面の位置が異なる状態で、出射面３Ｂから光ビームを出射する。
【００５９】
光導波路ディバイス３から出射した光ビームは、レンズ系４のコリメータレンズ４ａに入射して平行光として出射する。そして、コリメータレンズ４ａを出射した光ビームは、ビームスプリッタ２１を通過して光が対物レンズ４ｂに入射して所定の状態で集光されて光ディスク５０に多数の光スポットを形成するように対物レンズ４ｂから出射する。なお、光導波路ディバイス３の出射面３Ｂがレンズ系４に対応して、像面湾曲を打ち消すように湾曲した形状として形成されているため、光ディスク５０に情報を記録あるいは記録されている情報を再生する際に、光ビームによる多数の光スポットは、平面上に形成される。
【００６０】
また、光ディスク５０から反射した反射光は、ビームスプリッタ２１を介してディテクタ２６に送られる。それと伴に、ダイオード２８から照射されて光ディスク５０から反射された反射光は、ビームスプリッタ２１を介して、ディテクタ２６に送られる。そして、それぞれの反射光により、制御装置２０から駆動装置３０に信号が送られて、トラッキング制御および焦点制御が行われる。
【００６１】
以上、説明したように光ヘッド１に設置する光素子２ａは、一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５として配置するとともに、光導波路ディバイス３の入射面３Ａを一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５に平行になるように多角形に形成したので、光素子２ａの数を増加することができ、光ディスク５０に多数の光スポットを形成して情報を記録あるいは再生できるようになる。また、光ヘッド１は、光導波路ディバイス３の曲線光導波路が一方側にのみ、または、他方側にのみ曲がり（曲率１／Ｒが常に同一の符号となる）光ビームを導波することができる。そのため、光ヘッド１は、曲線光導波路を効率よく曲げることができ光導波路ディバイスの形成も容易になる。
【００６２】
なお、光ヘッド１は、中央に光素子２ａを一つ配置して、一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５をそれぞれ光素子２ａが６個を一群として配置する構成（図示せず）として説明したが、一側光素子群２Ａ，３Ａを一つの素子群とし、かつ、他側光素子群Ａ４，Ａ５も一つの光素子群として配置しても構わない。つまり、光ヘッド１は、中央に光素子２ａを配置せずに左右に対称に一側光素子群Ａ２，Ａ３および他側光素子群Ａ４，Ａ５を、それぞれ一群のディバイスとして配置する構成としても構わない。
【００６３】
図５は、光ヘッドにおける光導波路ディバイスの断面を中央から半分にして示す模式図である。なお、図１および図２と同じ構成は同じ符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、光ヘッド（図示せず）は、左右対称に配置された一側光素子群Ａ１１と、他側光素子群Ａ１２とを備える光源１２と、この光源１２からの光ビームを垂直に入射する入射面１３Ａを有する光導波路ディバイス１３と、この光導波路ディバイス１３の出射面３Ｂからの光を光ディスク５０に対して多数の光スポットとして照射するレンズ系４とを備えている。
【００６４】
光源１２は、一側光素子群Ａ１１と、他側光素子群Ａ１２とで構成されており、一側光素子群Ａ１１および他側光素子群Ａ１２は、それぞれ１２個の光素子２ａを有している。そして、この光源１２は、一側光素子群Ａ１１と、他側光素子群Ａ１２とを中央に対して所定角度に傾斜させて配置している。一側光素子群Ａ１１および他側光素子群Ａ１２を設定する傾斜角度は、図５に示すように、中央から遠い光素子２ａの光導波路ディバイス１３での曲率を、設定可能な伝搬効率におけるシフト量δの範囲で設定している。
【００６５】
なお、ここでは、図５に示すように、一側光素子群Ａ１１および他側光素子群Ａ１２は、中央に対してそれぞれ６１．５度の傾斜角度になるように設定されている。ここで設定される傾斜角度は、光導波路ディバイス１３の入射面１３Ａの傾斜角度に平行となるように配置される。
【００６６】
光導波路ディバイス１３は、入射面１３Ａを所定角度にして二角形状（多角形状）とし、一側光素子群Ａ１１および他側光素子群Ａ１２と平行に設定されている。また、光導波路ディバイス１３は、出射面３Ｂをすでに説明したようにレンズ系４の像面湾曲を打ち消すように湾曲面に形成されている。
【００６７】
この光導波路ディバイス１３は、入射面１３Ａから所定の長さにおいて設けられた直線光導波路となる入射側直線光導波路領域１３ａと、この入射側直線光導波路領域１３ａに連続して設けられた曲線光導波路領域１３ｃと、この曲線光導波路領域１３ｃに連続して出射面３Ｂまで設けられた出射側直線光導波路領域１３ｂと、を備えている。
【００６８】
光導波路ディバイス１３は、入射側直線光導波路領域１３ａと、曲線光導波路領域１３ｃと、出射側直線光導波路領域１３ｂと、の各領域範囲について、入射面１３Ａの傾斜角度により設定されるものである。
【００６９】
光導波路ディバイス１３は、その入射面１３Ａの傾斜角度をここでは、一例として６１、５度に設定している。つまり、出射側直線光導波路領域Ｌ３、ｉから連続する出射面３Ｂは、各光ビームの出射する位置が決定されているので、中央から一番離れた光素子２ａの導波路を入射面１３Ａの仮に設定された理想曲線に直交する位置に接続されるように設定して曲線を決めると共に、入射面１３Ａの角度を設定する。ここでは、ｔａｎ（θ）＝｜ｄｘ／ｄｚ｜ｘ＝δ１２＝Ｌ２／２δ１２とし、θ＝ｔａｎ−１（Ｌ２／２δ１２）＝６１．５として求めた。このときのパラメータとしては、Ａｉ＝δｉ／π、Ｂｉ＝Ａ１２Ｂ１２／Ａｉ＝πＡ１２Ｂ１２／δｉであり、Ｌ２，ｉ＝π／Ｂｉ＝δｉ／Ａ１２Ｂ１２、Ｌ３，ｉ＝５．５−Ｌ２，ｉである（δ＝シフト量、式中の添え字の「ｉ」は光導波路の番号）。
【００７０】
ここでは、チャンネル数として２４（Ｎ＝１２）とし、また、コアピッチは不変（前記したものと変わらない）としている。そして、図５に示すように、理想曲面の傾きから光導波路の屈曲する領域Ｌ２，ｉについて検討している。傾斜角度として、Ｌ３，１２＝０のとき、つまり、Ｌ２，１２＝５．５ｍｍとし、傾斜角度θ＝ｔａｎ−１（Ｌ２／２δ１２）＝６１．５度となるため、ここでは６１．５度を入射面１３Ａとなる２角形状のそれぞれの傾斜角度とした。
【００７１】
この光導波路ディバイス１３は、光源１２から照射される光ビームを垂直に入射面１３Ａから入射させ、出射面３Ｂからレンズ系４（図１参照）の光軸に平行になるように出射させている。
この光導波路ディバイス１３を使用する光ヘッド（図示せず）では、光源１２に使用する一側光素子群Ａ１１および他側光素子群Ａ１２が、それぞれ一つずつ設置されればよいため、構造が簡易で、光導波路ディバイス１３の入射面１３Ａも二角形となり構造的に簡易となる。
【００７２】
以上の構成により、光源１２および光導波路ディバイス１３を使用する光ヘッド（図示せず）では、図１と同様に光ディスク５０に多数の光スポットを形成して情報の記録および記録されている情報の再生を高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る光ディスク用記録再生装置の全体構成を模式的に示す模式図である。
【図２】本発明に係る光ディスク用記録再生装置の光ヘッドに使用される光導波路ディバイスを中心から半分にして示す模式図である。
【図３】本発明に係る光ヘッドにおいてシフト量と伝搬効率の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明に係る光ヘッドにおいて光導波路ディバイスの曲線光導波路の長さ位置および曲率の関係を示すグラフ図である。
【図５】本発明に係る光ヘッドにおける光導波路ディバイスの他の構成を中心から半分にして示す模式図である。
【符号の説明】
【００７４】
１      光ヘッド
２      光源
２ａ    光素子
３      光導波路ディバイス
３Ａ    入射面
３Ｂ    出射面
３ａ    入射側直線光導波路領域
３ｂ    出射側直線光導波路領域
３ｃ    複合光導波路領域
４      レンズ系
４ａ    コリメータレンズ
４ｂ    対物レンズ
１０    光ディスク用記録再生装置
１２    光源
１３    光導波路ディバイス
１３Ａ  入射面
１３ａ  入射側直線光導波路領域
１３ｂ  出射側直線光導波路領域
１３ｃ  曲線光導波路領域
２０    制御装置
２１    ビームスプリッタ
２２    導波管プレート
２３    ビームスプリッタ
２４    格子面
２６    ディテクタ
２８    ダイオード
３０    駆動装置
５０    光ディスク
Ａ２，Ａ３  一側光素子群
Ａ４，Ａ５  他側光素子群
Ａ１１  一側光素子群
Ａ１２  他側光素子群
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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