JPH0489634A - 光ピックアップ装置 - 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、記録媒体に記録された情報を光学的に再生し
、または、記録媒体に情報を光学的に記録する光ヘツド
装置に係り、特にＣＤ　（ＣｏｍｐａｃｊＤｉｓｃ）プ
レーヤ、Ｌ　Ｖ　Ｄ　（Ｌａｔｅ「Ｖｉｓｉｏｎ　Ｄｉ
ｓｃ　）プレーヤ等において光デイスク上に記録された
情報を再生する光ピックアップ装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の光ピックアップ装置としては、半導体レ
ーザ、偏光プリズム、集光レンズ、光検出器等の多くの
個別部品要素を組合せて構成されるものがあり、上記多
くの個別部品要素の位置調整が困難であった。

近年、上記従来装置の他に対物レンズ以外を単一半導体
基板上に作成するタイプか種々開発されている。

このタイプの従来光ピックアップ装置として第７図、第
８図に示すものがあった（特開昭６４３３７３４号公報
に記載）。この第７図は従来装置の概略斜視図、第８図
は要部側面図を示す。

上記各図において従来の光ピックアップ装置は、半導体
基板１０上に載置され、光ディスク２０に対して照射す
るレーザ光を発光する半導体レーザ１と、上記半導体レ
ーザ１からのレーザ光を一側面８１で光デイスク２０側
に反射し、上記光ディスク２０で反射された反射レーザ
光を上記−側面８１で透過して他側面８２へ入射し、当
該入射した反射レーザ光の一部が他側面８２で反射する
と共に当該反射した一部反射レーザ光かその他の側面８
３で反射した後に再度他側面８２へ入射する光分割器８
と、上記光分割器８の他側面８２に当接する上記半導体
基板１０面上に埋設され、上記他側面８２に入射する光
デイスク反射光を受光する第１受光素子６と、上記第１
受光素子６と同様に半導体基板１０面上に埋設され、上
記他側面８２に入射する光ディスク一部反射光を受光す
る第２受光素子６とを備える構成である。

次に、上記構成に基づ〈従来装置の動作について説明す
る。まず、半導体レーザ１で発光出射されたレーザ光は
光分割器８の一側面８１で反射され、対物レンズ（図示
を省略）を介して光デイスク２０面へ投射される。この
投射されたレーザ光が光ディスク２０で反射され、この
光情報としての反射レーザ光か上記光ディスク２０へ投
射されるレーザ光と同一経路で上記−側面８１に入射さ
れる。

上記入射された反射レーザ光が一側面８１を屈折透過し
て光分割器８内を導波して他側面８２人射し、この他側
面８２下の第１受光素子６に受光検知されると共に、上
記反射レーザ光の一部が他側面８２で反射され、この一
部反射レーザ光がその他の側面８３で全反射されて他側
面８２下の第２受光素子７に受光検知される。

〔発明か解決しようとする課題〕

従来の光ピックアップ装置は以上にように構成されてい
ることから、半導体基板１０の製作とは別途に光分割器
８を製作する必要があり、この光分割器８の製作加工が
難しくて光分割器８の小型化が困難となり、延いては装
置自体が大型化するという課題を有していた。また、半
導体基板１０製作とは別途に光分割器８を製作すること
から各々の製作工程後に、光分割器８を半導体基板１０
へ取付ける工程を必要とし、しかもこの取付工程は高精
度に行なわなければならず、歩留り低下の原因となる課
題を有していた。さらにまた、半導体基板上に光分割器
８を取付けることから、接続取付部における光の損失が
発生するという課題をも有していた。

本発明は上記課題を解消するためになされたもので、光
分割器を半導体基板製作工程で同時に製作することがで
き、装置自体を小型化でき、しかも光量の有効利用率を
向上させることができ光ピックアップ装置を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理説明図を示す。

同図において本発明に係る光ピックアップ装置は、半導
体基板（１０）上で形成され、当該半導体基板（１０）
上に載置された発光手段（１）から発光出射した光を記
録情報が記録された光情報記録担体に対して照射すると
共に、上記光記録担体で反射された光を受光する光ピッ
クアップ装置において、上記半導体基板（１０）に積層
形成され、上記発光手段（１）からの光と当該光情報記
録担体側からの反射光とに位相差を与える位相膜層（２
）と、上記半導体基板（１０）における位相膜層（２）
下に積層形成され、上記位相膜層（２）を透過して位相
差を与えられた光を選択的に反射又は透過する偏光膜層
（３）と、上記半導体基板（１０）内に形成され、上記
偏光膜層（３）を透過した反射光を透過光と回折光とに
分離する光回折手段（４）とを備えるものである。

〔作用〕

本発明においては、半導体基板１０に位相膜層２、偏光
膜層３及び光回折手段４とを積層形成することにより、
位相膜層２及び偏光膜層３て光を光情報記録担体側へ反
射すると共に当該光情報記録担体から反射された反射光
を位相差を与えて透過し、当該位相差を与えられた反射
光が偏光膜層を最大限に透過し、当該透過された反射光
を光回析手段により光導波路に導波する。このように半
導体基板１０の製作と同時に光分制器作用を有する位相
膜層２及び偏光膜層３を形成し、また光回析手段４を形
成して単一工程で微細化且つ高精度に製作できることと
なり、製作工程が簡略且つ容易にでき、また、装置全体
を小型化できると共に、光量の有効利用効率を向上させ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第２図ないし第６図に基づい
て説明する。この第２図は本実施例装置の全体側面、第
３図は本実施例装置の要部構成図、第４図は位相膜層・
偏光膜層の光分割作用解説図、第５図は位相膜層・偏光
膜層における直接光・信号光・戻り光と偏光角度との関
係図、第６図は第３図記載要部構成の半導体基板平面図
を示す。

上記各図において本実施例に係る光ピックアップ装置は
、半導体基板１０上にマウントベース１１を介して載置
され、上記半導体基板１０面に対して俯角ψてレーザ光
を発光出射する半導体レーザ１と、上記半導体基板１０
面に形成され、上記レーザ光を透過すると共に透過した
レーザ光に位相を与える位相膜層２と、上記位相膜層２
の下面に積層形成され、この偏光面と一致する成分のレ
ーザ光を透過し、偏光面と垂直方向の成分のレーザ光を
反射する偏光膜層３と、上記偏光膜層３を透過した反射
レーザ光のうち大部分を占める透過光（放射光）と残り
の回折導波光とに回折分離する回折格子４と、上記回折
格子４の下面に積層形成され、上記透過光を下方へ透過
すると共に、回折導波光を側方に導波する光導波路５と
を備える構成である。

さらに、本実施例装置は、上記構成に加え、上記光導波
路５を下方へ透過した反射レーザ光を受光してトラック
信号、ＲＦ倍信号の情報を読取る第１受光素子６と、上
記光導波路５の端部に形成され、上記回折導波路を受光
してフォーカス信号等の情報を読取る第２受光素子７と
、上記半導体基板１０面の位相膜層２近傍に形成され、
半導体レーザ１のレーザ光を受光するモニタ受光素子７
とを備える構成である。

上記位相膜層２は半導体レーザ１から出射されるレーザ
光の電気ベクトルと磁気ベクトルとの各位相差を約５３
．６°とするように構成され、また上記偏光膜層３は位
相膜層２を透過した反射レーザ光のうちＴＥモードのレ
ーザ光を反射し、ＴＭモードのレーザ光を透過するよう
に構成される。

上記位相膜層２と偏光膜層３とにより光分割作用を行な
わせるために位相膜層２で生じる上記位相差を約５３．
６°とするのは以下の通りである。

上記位相膜層２を１回透過することにより与えられる位
相変化を角度θとすると、半導体レーザ１から第１受光
素子６への直接光量Ｐ　　は、ＬＩＴＩ Ｐ　　＝ｓｉｎ２　（θ／２） ＬＩＴＩ　　　　　　　　　　　　　　　　　　°°　
（１）また、半導体レーザ１から位相膜層２を透過し、
偏光膜層２上面で反射して位相膜層２を再度透過して光
ディスク２０で反射された後、位相膜層２を透過したレ
ーザ光、即ち、位相膜層２を３回送・　　２ ｓ＋ｎ　　（３θ／２）　・（１−ｓｉｎ２（θ／２）
）・・・　（２） さらに、半導体レーザ１側への戻り光量ＰＢＡＫは、 Ｐ　　　　　＝１−Ｐ　　　　　−Ｐ ＢＡＫ　　　　　　ＬＩＴＩ　　　ＬＩＴ２　　　　　
　　””　３）上記信号光量Ｐ　　は信号成分を含むレ
ーザ光ＩＴ２ の光量であることから、これをより多く入射する必要が
ある。上記（２）式より、Ｐ　　を最大にＩ７２ するためには、Ｐ　　及びＰ　　をより小さくすＬＩＴ
Ｉ　　　　ＢＡＫ ればよい。即ち、第５図中の（Ｂ）に示すように、反射
レーザ光の信号光量が最大値となるのは、偏光角度０．
９３６のときである。

よって、位相膜層２が生ずべき位相変化の位相角θは、 θ−０．９３６Ｘ　（１８０／π） ５３．６２９ である。

即ち、位相膜層２を一回透過することにより与えられる
位相角θは約５３．６°となる。

上記回折格子３は入射光を光ディスク２０のトラックに
対して垂直方向に二分割するような二つの領域を持ち、
上記光分割器２を透過する際に発生した収差を取り除き
、フォーカス信号を生成する第２受光素子６の各々に集
光する格子パターンとする構成である。

上記半導体レーザ１及び光分割器２は、半導体基板１０
上に基準となる取付マークを予め製作しておき、この取
付マークに基づいて取付けられることとなる。

なお、本実施例装置は半導体レーザ１と、位相膜層２、
偏光膜層３及び回折格子３．４が積層形成された半導体
基板１０−とをピックアップボディ３０内に収納固着し
、当該ピックアップボディ３０の一側端に設けられた対
物レンズ３１を光ディスク２０に対向配置する構成であ
る。

次に、上記構成に基づく本実施例装置の動作について説
明する。

上記半導体レーザ１から半導体基板１０上の位相膜層２
に対して俯角ψの角度でレーザ光（例えば、Ｐ偏光）を
照射する。この位相膜層２を透過することによりレーザ
光が約５４°の位相変化が与えられ、この位相変化が与
えられたレーザ光が偏光膜層３の表面で反射して再度位
相膜層２を透過することにより約５４°の位相変化（合
計的１０８°の位相変化）が与えられる。この位相変化
を受けたレーザ光が対物レンズ３１により光ディスク２
０の情報面に集光投射される。

上記光ディスク２０の情報面で回折・反射したレーザ光
は位相膜層２を透過することにより約５４°の位相変化
（総合計１６２°の位相変化）が与えられ、約９７％の
割合で偏光膜層３を透過する。

この偏光膜層３を透過した反射レーザ光はクラッド層２
５と光導波路５の境界に形成された回折格子４において
波面のモード結合が行なわれ、光導波路５を導波する回
折導波光と基板下方へ向かう透過光とに回折分離される
。

上記大部分の反射レーザ光が透過光となって第１受光素
子６に受光され、この第１受光素子６でトラック信号、
ＲＦ倍信号が生成される。また、残りの回折導波光は光
導波路５の端部に形成された第２受光素子７に受光され
る。この第２受光素子７は一対の光検知部７１・７２．
７３・７４を二組有して形成され、入射した回折導波光
からフォーカス信号等を生成する。

さらに、上記半導体レーザ１から出射されるレーザ光は
、半導体基板１０上のモニタ受光素子８へも照射され、
このモニタ栄光素子８で受光されたレーザ光がＡ　Ｐ　
Ｃ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏｗｅ＋Ｃｏｎｔｒｏｌ　
）信号として出力される。上記半導体レーザ１が温度と
ともに光出力が変化した場合に、上記ＡＰＣ信号に基づ
いて半導体レーザ１の駆動電流を制御して光出力を一定
値とする。

第６図に示すように上記半導体基板１０上には、半導体
レーザ１を塔載接続する取付用ランド１１ａ、ｌｌｂと
、半導体レーザ１を製造する時における最適点の動作状
態に調整するレーザトＩＪミング部１４と、半導体レー
ザ１の出力制御、各受光素子６．７．８の受光信号処理
等を行なう電気回路部１３と、外部とのワイヤボンディ
ング接続に用いられるポンディングパッド１２と、第１
受光素子６を形成する４分割の光検知部６１〜６４とが
形成される。

上記第１受光素子６の４分割光検知部６１〜６４で検出
された各トラック信号６１ａ〜６４ａに基づいて上記電
気回路部１３はプッシュプル法で信号の演算を行なう。

このプッシュプル法は（６１ａ＋６３ａ）−（６２ａ＋
６４ａ）の演算を行なうことによりなされる。

また、上記第２受光素子７の光検知部７１・７２．７３
・７４で検出されたフォーカス信号７１ａ・７２ａ、７
３ａ・７４ａに基づいて、上記電気回路部１３はフーコ
ー法で信号の演算を行なう。このフーコー法は（７１ａ
−７２ａ）＋（７４ａ−７３ａ）の演算を行なうことに
よりなされる。

上記各演算において、半導体レーザ１から位相膜層２に
最初に入射するレーザ光を「１」とした場合に、上記各
層の光量比は、直接光が０．２０３、信号光が０．７７
５、半導体レーザ１への戻り光が０．０２２とする。

さらに、電気回路部１３中のＡＰＣ回路は上記モニタ受
光素子８で受光されたＡＰＣ信号に基づいてレーザ出力
調整を行なう。

上記取付用ランドｌｌａ、ｌｌｂは半導体基板１０上に
設けられていることから、半導体レーザ１１を直接に光
集積回路の半導体基板１０にグイボンディングできるこ
ととなり、従来行なわれていたワイヤボンディングやシ
リコンバット等の部品を削減でき、取付精度の向上が可
能となる。

なお、半導体基板１０の各層における設計例を以下に示
す。

クラッド層２５は層厚ｔ＝１．０μｍ１屈折率ｎｏ＝１
．３８である。光導波路層５は層厚ｔ０．５μｍ、屈折
率ｎ、＝１．５１である。コア層は層厚ｔ＝１．５μｍ
１屈折率ｎ＝１．４６である。

上記各層の設計は、光導波路５内を導波するＴＥモード
のしみ出しで強度が（１／ｅ２）になる部分では、上記
クラッド層が０．２６μｍ１コア層では０．９０μｍで
あることから、各層の厚さをこれより余裕のある値にす
る必要がある。

なお、上記実施例における回折格子４は光ディスク２０
のトラックに対して垂直方向に二分割するような二つの
領域を持ち、透過光量は回折導波光量よりも多くなるよ
うに構成することもできる。

また、上記実施例において発光手段としての半導体レー
ザーを設ける構成としたが、各種レーザ、発光ダイオー
ド等で構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明においては、半導体基板に位
相膜層、偏光膜層及び光回折手段とを積層形成すること
により、位相膜層及び偏光膜層で光情報記録担体側へ反
射すると共に当該光情報記録担体から反射された反射光
を位相差を与えて透過し、当該位相差を与えられた反射
光が偏光膜層を最大限に透過し、当該透過された反射光
を光回析手段により光導波路に導波する。このように半
導体基板の製作と同時に光分側蓋作用を有する位相膜層
及び偏光膜層を形成し、また光回折手段４を形成して単
一工程で微細化且つ高精度に製作できることとなり、製
作工程が簡略且つ容易にでき、また、装置全体を小型化
できると共に、光量の有効利用効率を向上させるという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例の全体側面図、第３図は本発
明の一実施例の要部構成図、第４図は第３図記載装置の
位相膜層・偏光膜層の光分割作用説明図、 第５図は第４図の位相膜層・偏光膜層における直接光、
信号光、戻り光の各角度に対する偏光角度の関係図、 第６図は第３図記載要部構成の半導体基板平面図、 第７図は従来の光ピックアップ装置の概略斜視図、 第８図は従来の光ピックアップ装置の要部側面図を示す
。 １・・・半導体レーザ ２・・・位相膜層 ３・・・偏光膜層 ４・・・回折格子（光回折手段） ５・・・光導波路 ６・・・第１受光素子 ７・・・第２受光素子 ８・・・モニタ受光素子 １０・・・半導体基板 ２０・・・光ディスク ３０・・・対物レンズ ぐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板（１０）上で形成され、当該半導体基板
   （１０）上に載置された発光手段（１）から発光出射し
   た光を記録情報が記録された光情報記録担体に対して照
   射すると共に、上記光記録担体で反射された光を受光す
   る光ピックアップ装置において、 上記半導体基板（１０）に積層形成され、上記発光手段
   （１）からの光と当該光情報記録担体側からの反射光と
   に位相差を与える位相膜層（２）と、 上記半導体基板（１０）における位相膜層（２）下に積
   層形成され、上記位相膜層（２）を透過して所定の位相
   差を与えられた光を選択的に反射又は透過する偏光膜層
   （３）と、上記半導体基板（１０）内に形成され、上記
   偏光膜層（３）を透過した反射光を透過光と回折光とに
   分離する光回折手段（４）とを備えることを特徴とする
   光ピックアップ装置。２、上記請求項１記載の光ピック
   アップ装置において、 上記半導体基板（１０）内のコア層と上記光回折手段（
   ４）との間に光導波路（５）を形成し、当該光導波路（
   ５）と隣接しないコア層の側面に第１受光素子を形成し
   、上記光導波路（５）の端部に第２受光素子を形成し、 上記光回折手段（４）の透過光を第１受光素子で受光す
   ると共に、光回折手段（４）の回折光を光導波路（５）
   を介して第２受光素子で受光することを 特徴とする光ピックアップ装置。 ３、上記請求項１記載の光ピックアップ装置において、 上記位相膜層（２）の一回透過位相変化量を位相角約５
   ４度とすることを 特徴とする光ピックアップ装置。 ４、上記請求項１記載に光ピックアップ装置において、 上記光回折手段（４）は少なくとも２つの領域で形成さ
   れ、透過光量が回折光量よりも多くなるようにしたこと
   を 特徴とする光ピックアップ装置。