JP2714033B2 - 光ピックアップ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク装置等に用いられる光ピックア
ップに関し、更に詳述すれば、高速アクセルが可能であ
る集積型光ピックアップに関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、従来の光学部材を用いた光ピックアップの
構成を示す模式図であり、図中１は光源たる半導体レー
ザを示す。半導体レーザ１から出射された光26は回折格
子21にて２分割された後、光ディスク19上に記録された
ピット20に、対物レンズ23にて集光される。３分割され
た光のうち、０次回折光である中央の主ビーム27をピッ
ト情報たるHF信号及びフォーカス誤差信号の読取り用
に、また±１次回折光である両側の副ビーム28をトラッ
キング誤差信号の読取り用に、夫々使用する。３分割さ
れた光の光ディスク19からの反射光は、ビームスプリッ
タ22にて分岐され、シリンドリカルレンズ24を経て、受
光素子25a,25bにて受光される。この際、主ビーム227に
対応する反射光は、シリンドリカルレンズ24によって、
縦方向の光27aの焦点距離と横方向の光27bの焦点距離と
が異なるようになっている。

また第５図は、受光素子25a,25bの拡大平面図であ
り、主ビーム27に対応する反射光は中央の４分割受光素
子13a,13b,13c,13dにて検出され、副ビーム28に対応す
る反射光は両側の受光素子13e,13fにて検出され、その
各受光素子における検出信号に基づき、第５図に示すよ
うな演算によって、フォーカス誤差信号、HF信号及びト
ラッキング誤差信号が出力される。つまりこのような光
学系にあっては、フォーカス誤差信号の読取りには非点
収差法を採用し、トラッキング誤差信号の読取りには３
ビーム法を採用している。

上述したような構成をなす光ピックアップにおける誤
差信号の読取り方法は、現在市販されているCDプレイヤ
ーの殆どにおいて利用されており、光ディスク装置にあ
っては主流となっている。ところが、このような光ピッ
クアップは従来の光学部材を組合せて構成されているの
で、大嵩であってしかも重量が大きく、アクセス時間が
長いという欠点があった。

このような欠点を解消するために、光学部材を１個の
基板に集積化してなる集積型の光ピックアップが考案さ
れている。第６図は、例えば「光ディスクピックアップ
の光集積回路化」（信学技報OQE85−72 1985年）に開示
されている集積型光ピックアップの構成を示す斜視図で
ある、図中４はSi基板であって、該Si基板４にはバッフ
ァ層３を介して導波路２が形成されており、該導波路２
にはグレーティングカプラ5,ビームスプリッタ31,2分割
の受光素子33が集積されている。また光源である半導体
レーザ１が導波路２の端面に端面直接結合法にて結合さ
れている。

導波路２に半導体レーザ１からの光が入射すると、そ
の光15は導波路２を導波した後、グレーティングカプラ
５にて外部に出射されて、光ディスク19上に記録された
ピット20に集光される。光ディスク19からの反射光16
は、導波路２に入射して、ビームスプリッタ31により２
方向に分離され、分離された光32は夫々受光素子33に受
光される、このような光ピックアップにおいては、光デ
ィスクのトラッキング誤差信号はプッシュプル法に基づ
き、フォーカス誤差信号はフーコー法に基づいて、検出
されるようになっており、これらの誤差信号及びピット
情報であるHF信号は、第６図に示すような演算により求
められる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、市販されているCDプレーヤまたはCD−ROM
ドライバの非集積型光ピックアップを、上述したような
集積型光ピックアップに置き換えようとした場合、両者
の光ピックアップでは信号の演算方法が異なっているの
で（第5,6図参照）、周辺の電子回路についても同時に
変更する必要があり、しかも構成が複雑になるという難
点がある。この結果、集積型光ピックアップに変えるこ
とは容易ではなく、集積型光ピックアップへの転換が促
進されないという問題点があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、グ
レーディングカプラからの光を３分割するための手段
と、光ディスクからの反射光を６分割の受光素子に集光
させる手段とを具備することにより、集積型光ピックア
ップでも非集積型光ピックアップにおける場合と同様の
演算方法にて信号を検出でき、周辺の電子回路を変更す
ることなく、光ピックアップのみを交換するだけでよい
集積型光ピックアップを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る光ピックアップは、光源、該光源からの
光を導波する導波路、該導波路に導波された光を光ディ
スクに向けて出射するグレーティングカプラ及び前記光
ディスクからの反射光を受光する受光素子を集積してあ
る光ピックアップにおいて、前記受光素子は６分割型の
受光素子であって、前記グレーティングカプラの光の出
射方向には透明板が前記光の光軸に対して垂直になるよ
うに設けられ、前記透明板の前記導波路とは反対側の面
には前記グレーティングカプラからの出射光を３分割し
て前記光ディスクの３点に集光する第１の集光手段が設
けられ、前記透明板の前記導波路側の面には前記光ディ
スクからの反射光を前記光の光軸とは異なる方向に回折
し、前記６分割型の受光素子に向けて集光する第２の集
光手段が設けられていることを特徴とする。

〔作用〕

本発明の光ピックアップにあっては、グレーティング
カプラからの出射光を３分割して光ディスクに垂直な方
向から入射させ、光ディスクからの反射光を６分割の受
光素子に集光する。従って本発明では従来の非集積型光
ピックアップと同様に、トラッキング誤差信号を３ビー
ム法によって検出し、フォーカス誤差信号を非点収差法
によって検出する。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体
的に説明する。

第１図は本発明に係る光ピックアップの第１の実施例
の構成を示す図であり、第１図（ａ）はその平面図を、
第１図（ｂ）はその断面図を夫々示す。なお第１図
（ａ）にあっては、基板４に集積化されていない部材は
図示省略している。

図において４はｎ型Siからなる基板を示し、該基板４
には導波光の損失を防止するためのSiO₂からなるバッフ
ァ層３を介して、コーニング＃7059からなる導波路２が
形成されており、該導波路２には光源である半導体レー
ザ１が端面結合されている。なお半導体レーザ１の配置
側と反対側の一部の領域には導波路２が形成されていな
い。導波路２の半導体レーザ１の結合側とは反対側の上
面には、導波路２を導波した光15を外部に出射させるSi
Nからなるグレーティングカプラ５が設けられている。
なおこのグレーティングカプラ５は、グレーティングカ
プラ５からの出射光16が平行光になるように、その形状
が設計されている。

グレーティングカプラ５からの光の出射方向には、BK
7からなる透明板８がその光軸に対して垂直になるよう
に設けられている。該透明板８の表側の面（導波路２と
は反対側の面）には、透明板８に入射された光を３分割
して光ディスク（図示せず）の３点に集光させるための
３分割のフレネルレンズ（第１の集光手段）9a,9b,9cが
設けられており、また透明板８の裏側の面（導波路２側
の面）には、光ディスクからの反射光を後述する６分割
の受光素子13上に集光するためのオフアクシス型のフレ
ネルレンズ（第２の集光手段）11が設けられている。な
お３分割のフレネルレンズ9a,9b,9cは、その焦点が光軸
に対して垂直方向に少しずれるように設計されている。
またこれらのフレネルレンズ9a,9b,9c,11の材質は何れ
もコーニング＃7059である。

第２図は６分割の受光素子13の近傍を示す断面図であ
り、第２図（ａ）は第１図（ｂ）と同じ方向から見た断
面図、第２図（ｂ）はこの方向と垂直な方向から見た断
面図を示す。平面視にて従来の非集積型光ピックアップ
と同様の構成をなす（第５図参照）受光素子13は、ｎ型
Siの基板４に部分的にｐ型不純物をドービングして形成
されたpn接合43にて構成される。受光素子13の上部のバ
ッファ層３上には、シリンドリカルレンズに相当するグ
レーティングカプラ12が設けられている。該グレーティ
ングカプラ12は、中心から遠ざかるにつれて周期が短く
なるチャープ状をなしており、導波路２をエッチングす
ることによって得られる。なお、図中14a,14bは受光素
子13の上部電極，下部電極であり、夫々Al,Auからな
る。

次に動作について説明する。

半導体レーザ１から出射された光15は導波路２を導波
した後、グレーティングカプラ５にて平行光16として外
部に出射される。外部に出射された光16は透明板８を透
過し、フレネルレンズ9a,9b,9cにて３分割される。３分
割された３本のビーム（０次回折光である中央の主ビー
ム17a,±１次回折光である両側の副ビーム18a）は、夫
々光ディスク上に記録されたピットに集光される。光デ
ィスクからの反射光は再び透明板８を透過し、フレネル
レンズ11,グレーティングレンズ12を経て受光素子13に
集光される。従来の非集積型光ピックアップと同様にし
て、主ビーム17aに対応する反射光17bを中央の４分割の
受光素子によって検出し、また副ビーム18aに対応する
反射光18bを周縁の２分割の受光素子によって検出し、
そして主ビームを用いてピット情報たるHF信号及びフォ
ーカス誤差信号を演算し、また副ビーム18を用いてトラ
ッキング誤差信号を演算する（第５図参照）。

以上の如く、本発明の光ピックアップにおける演算処
理は従来の非集積型光ピックアップと全く同じであるの
で、従来のCDプレーヤ等において高速アクセスを所望す
る場合に、周辺の電子回路を交換することなく、単に光
ピックアップを集積型のものに変換するだけでよいこと
になる。

第３図は本発明に係る光ピックアップの第２の実施例
を示す断面図であり、第３図において第1,第２と同番号
のものは同一部材を示す。この実施例では、グレーティ
ングカプラ５と透明板８との間の光路中に、その表側の
面（導波路２と反対側の面）に平行出射光16を３分割す
るグレーティング７を設けた別の透明板６が配置された
構成をなす。従って光ディスクに集光されるためのフレ
ネルレンズは３分割の機能を有する必要がないので、前
述の第１の実施例とは異なり、透明板の８の表側の面に
は単一のフレネルレンズ10が設けられている。なお、グ
レーティング7,透明板６の材質は夫々コーニング＃705
9,BK7である。

第２の実施例では、透明板６に作製したグレーティン
グ７にてグレーティングカプラ５からの平行出射光16が
回折され、０次及び±１次回折光が３ビームとして用い
られる。３ビームに分割された光はフレネルレンズ10を
経て、光ディスクのピットに集光される。光ディスクか
らの反射光の光路及び各信号を検出するための演算処理
は、前述の第１の実施例と同一であるので、その説明は
省略する。

この第２の実施例は第１の実施例と比べると、グレー
ティングカプラ５からの平行出射光16を回折するための
グレーティング７が余分に必要であるが、光ディスクに
集光させるためのフレネルレンズの開口を大きくするこ
とができるので、集光特性が優れているという利点があ
る。

なお前述の２つの実施例とも、グレーティングカプラ
５からの出射光を平行光としたが、これに限らず収束光
とする場合にあっても、同様の構成が可能であることは
勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明では、市販されているCDプレ
イヤー等において高速アクセスを望む場合に、単に光ピ
ックアップを集積型のものに変えるだけで良く、従来の
信号演算用の電子回路をそのまま利用できて変更する必
要はない。従って、高速アクセスが必要である光ディス
ク装置等を開発する場合には、従来の光ディスク装置に
おいて光ピックアップのみを変更するだけで、要求され
る高速アクセスを実現できる。この結果、小型化に適し
た導波路を用いた集積型の光ピックアップの普及の促進
化を図れ、しかもグレーティングカプラから出射された
光を光ディスクに対して垂直な方向から入射させ、光の
スポット形状を真円形状に近づけ、光の利用効率を良好
にすることが出来、本発明は優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ピックアップの第１の実施例の構成
を示す平面図及び断面図、第２図は本発明の光ピックア
ップの第１及び第２の実施例の受光素子近傍の断面図、
第３図は本発明の光ピックアップの第２の実施例の構成
を示す断面図、第４図は一般的な光ディスク装置に用い
られている非集積型光ピックアップの構成を示す斜視
図、第５図は６分割の受光素子近傍の拡大平面図、第６
図は従来の集積型光ピックアップの構成を示す斜視図で
ある。 １……半導体レーザ、２……導波路、４……基板、５…
…グレーティングカプラ、9a,9b,9c,10,11……フレネル
レンズ、12……グレーティングレンズ、13……受光素子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源、該光源からの光を導波する導波路、
   該導波路に導波された光を光ディスクに向けて出射する
   グレーティングカプラ及び前記光ディスクからの反射光
   を受光する受光素子を集積してある光ピックアップにお
   いて、 前記受光素子は６分割型の受光素子であって、 前記グレーティングカプラの光の出射方向には透明板が
   前記光の光軸に対して垂直になるように設けられ、 前記透明板の前記導波路とは反対側の面には前記グレー
   ティングカプラからの出射光を３分割して前記光ディス
   クの３点に集光する第１の集光手段が設けられ、 前記透明板の前記導波路側の面には前記光ディスクから
   の反射光を前記光の光軸とは異なる方向に回折し、前記
   ６分割型の受光素子に向けて集光する第２の集光手段が
   設けられていることを特徴とする光ピックアップ。