JPH03130939A

JPH03130939A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JPH03130939A
Application number: JP6812390A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamazaki; 健山崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-07-25
Filing date: 1990-03-20
Publication date: 1991-06-04

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〕この発明は、例えば光ディスク、光カード、光磁気ディ
スク等の光学式情報記録媒体に対して情報の記録および
／または再生を行う記録／再生装置に用いるに好適な焦
点検出装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の焦点検出装置として、例えば第１４図に示すもの
が提案されている。第１４図において、レーザダイオー
ド（ＬＤ）１から放射された光は、レンズ２、偏光ビー
ムスプリッタ（ＰＢＳ）３．１７４波長板４および対物
レンズ５を経て光ディスク６に投射され、その反射光は
対物レンズ５．１／４波長板４、ＰＢＳ３、ホログラム
素子７およびレンズ８を経て光検出器９に入射するよう
になっている。

光検出器９は、第１５図に示すように、同一平面上に配
置されたフォーカスエラー（ＦＢ）信号を検出するため
の一対の受光部１０および１１と、トラッキングエラー
（ＴＢ）信号を検出するための一対の受光部１２および
１３と、情報再生（ＲＦ）信号を検出するための受光部
１４とを有し、ホログラム素子７およびレンズ８により
光ディスク６からの戻り光を分離して受光部１２および
１３に入射させると共に、０次回行光を受光部１４に、
±１次回折光を受光部ｌＯおよび１１にそれぞれ入射さ
せるようにしている。

なお、受光部１２．１３および１４に入射する光は、各
受光部の受光面上に結像するようになっており、受光部
ＩＯに入射する＋１次回折光は受光部１０の前方に、受
光部１１に入射する一１次回折光は受光部１１の後方に
それぞれ結像するようになっている。

また、受光部ｌＯおよび１１は、それぞれ３個の受光領
域１０Ａ、　ＩＯＢ、　ＩＯＣおよびＩＩＡ、　ＩＩＢ
、　ＩＩＣをもって構成されている。

このようにして、受光部１０．１１の受光領域１０Ａ。

１０Ｂ、　ＩＯＣ；　ＩＩＡ、　ＩＩＢ、　ＩＩＣの出
力１０ａ、　１０ｂ、　１０ｃ　；ｌｌａ。

１１ｂ、　ｌｌｃから、［１０ａ−（１０ｂ＋１０Ｃ）
）二（ｌｌａ　−（１１ｂ＋　１ｉｅ）］によりＦＥ信
号を、受光部１２．１３の出力差からＴＢ倍信号、受光
部１４の出力からＲＦ信号をそれぞれ検出するようにし
ている。

また、従来の他の焦点検出装置として、第１６図に示す
ものが提案されている。第１６図においては、ＬＤ２１
および光検出器２２とを同一平面上に配置して、ＬＤ２
１からの光をレンズ２３、ホログラム素子２４および対
物レンズ２５を経て光ディスク２６に投射し、その反射
光を対物レンズ２５、ホログラム素子２４およびレンズ
２３を経て光検出器２２に入射させるようにしている。

光検出器２２は、第１７図に示すように、ＦＢ信号およ
びＲＦ信号を検出するための一対の受光部２７および２
８と、ＴＥ倍信号検出するための一対の受光部２９およ
び３０とを有し、ホログラム素子２４およびレンズ２３
により光ディスク２６からの戻り光を分離して受光部２
９および３０に入射させると共に、＋１次回折光を分離
して受光部２７および２８にそれぞれ入射させるように
している。

なお、受光部２９および３０に入射する光は、各受光部
の受光面上に結像するようになっており、受光部２７お
よび２８に入射する＋１次回折光は受光部ＩＯの前方お
よび後方にそれぞれ結像するようになっている。また、
受光部２７および２８は、第１５図におけると同様にそ
れぞれ３個の受光領域２７Ａ、　２７Ｂ、　２７Ｃおよ
び２８Ａ、　２８Ｂ、　２８Ｃをもって構成されている
。

このようにして、受光部２７．２８の受光領域２７Ａ。

２７８．２７Ｃ，２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃの出力２７ａ
、　２７ｂ、　２７ｃ　；　２８ａ。

２８ｂ、　２８ｃから、　［２７ａ　−（２７ｂ＋２７
ｃ））　　−（２８ａ　−（２８ｂ＋２８ｃ）］　によ
りＦＢ信号を、受光部２７．２８の各受光領域の出力の
和からＲＦ信号を、受光部２９．３０の出力の差からＴ
Ｅ倍信号をそれぞれ検出するようにしている。

更に、従来の他の焦点検出装置として、例えば特開昭５
６−５７０１３号公報、同６３−１０３２５号公報に開
示されているようなものがある。この従来の焦点検出装
置においては、第１８図に示すように、ＬＤ　１０１か
ら放射された光を平板１０２の半透過面１０３で反射さ
せた後、対物レンズ１０４を経てディスク１０５に収束
し、その反射光を対物レンズ１０４を経て平板１０２の
半透過面１０３を透過させた後、該平板１０２の反射面
１０６で反射させ、その後再び半透過面１０３を透過さ
せて光検出器１０７で受光するようにしている。

ここで、ディスク１０５からの反射光は、対物レンズ１
０４を経て平板１０２に斜めから入射して透過すること
になるので、平板１０２の厚みによって非点収差が発生
する。光検出器１０７は、この非点収差によるビームの
変化を検出し得るように、第１９図に示すように、４分
割された受光領域１０８Ａ−１０８０をもって構成され
、これら受光領域１０８Ａ、　１０８Ｂ、　１０８Ｃお
よび１０８Ｄの出力１０８ａ、　１０８ｂ、　１０８ｃ
および１０８ｄから、（（１０８ａ＋１０８ｃ）　−（
１０８ｂ＋１０８ｄ）　］　によりＰＥ信号を、（１０
８ａ＋１０８ｃ＋１０８ｂ＋１０８ｄ）によりＲＦ信号
をそれぞれ検出するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第１４図に示す構成の焦点検出装置にあ
っては、±１次回折光を用いているので、光の利用効率
が良く、高感度の焦点検出ができるという利点があるが
、ＬＤＩと光検出器９とを異なる平面に設けるようにし
ているため、全体が大形になるという問題がある。

これに対し、第１６図に示す構成の焦点検出装置にあっ
ては、ＬＤ２１と光検出器２２とを同一平面に設けるよ
うにしているので、全体を小形にできるという利点があ
るが、＋１次回折光のみを用いるようにしているため、
光の利用効率が悪く、高感度の焦点検出ができないとい
う問題がある。

このような問題を解決するものとして、第２０図に示す
ように、ＬＤ３１と、ＦＥ信号を得るための２個のフォ
トダイオード（ＰＤ）３２．３３とを同一平面上に配置
し、ＬＤ３１からの光をホログラム素子３４および対物
レンズ３５を経て光ディスク３６に投射し、その反射光
を対物レンズ３５を経てホログラム素子３４に入射させ
て、その士■次回折光を結像位置を異ならせてＰＤ３２
．３３に入射させ、これらＰＤ３２．３３の出力の差に
基づいてＦＢ倍信号得る構成が考えられる。

しかし、このようにそれぞれ独立したＬＤ３１．　ＰＤ
３２．３３を用いる構成においては、ＰＤ３２．３３の
光軸方向（２）゛の位置調整の他に、ＬＤ３１に対して
ＰＤ３２．３３をホログラム素子３４での回折方向（Ｘ
）およびこれと直交するｙ方向に位置調整する必要があ
るため、調整工数が増大し、コスト高になるという問題
がある。

例えば、第２０図において、ＬＤ３１から放射されるレ
ーザ光の波長λがλ＝７８０±１０ｎｍで、ＬＤ３１の
発光点とＰＤ３２．３３への±１次回折光の入射点との
間の間隔を０．４ｍｍとする場合において、フォーカス
オフセットを±０．２μｍ以内、フォーカス感度変化を
２０％以内にするためには、ＰＤ３２．３３およびホロ
グラム素子３４に要求される第２１図〜第２４図に示す
位置決め精度を表す各パラメータの許容値は下表のよう
になる。

表ただし、Ｘ、；ｔＯに対するＰＤのＸ方向の位置ずれＹｐ　；　
ＬＤに対するＰＤのｙ方向の位置ずれＺｐ；ＬＤに対す
るＰＤの２方向の位置ずれθｐ　；　ＰＤの回転ずれＸｄｉ　ＰＤ間のＸ方向の位置ずれＹａ；ＰＤ間のｙ方向の位置ずれＸＨ；ホログラム素子のＸ方向の位置ずれＹＨ；ホログ
ラム素子のｙ方向の位置ずれＺＨ；ホログラム素子の２
方向の位置ずれθ８；ホログラム素子の回転ずれを表す。なお、Ｚ、およびＺＨは第２１図〜第２４図に
は示していない。また、第２３図のＸは、ＰＤ３２゜３
３に入射する±１次回折光の入射点間の間隔を示すもの
で、この場合ｘ＝０．８ｍｍとなる。

上記表から、ＰＤ３２．３３の位置を調整するにあたっ
ては、Ｙｐ、ＹａおよびＺ、が非常に厳しい値となるこ
とがわかる。

ここで、Ｙｐ　、ＹａおよびＺ、のずれを、ホログラム
素子３４のパラメータによって調整する場合について考
えると、Ｙ、の場合、これを調整するパラメータとして
はθ□が考えられる。しかし、θ□の調整による±１次
回折光のＰＤ３２．３３上でのスポットの移動は第２４
図に示すようになるため、一方のＰＤ３２または３３に
スポットを位置決めすることはできても、他方のＰＤ３
３または３２にはスポット。

を導くことができないため、結局調整ができないことに
なる。また、Ｙｄの場合もθ□による調整が考えられる
が、この場合も上記のＹ、の場合と同様に、ＰＤ３２．
３３の両方にスポットを導くことができない。さらに、
Ｚ、の場合には、これを調整するパラメータとしてＸＨ
が考えられる。基本的には、ＸＨを調整すれば、スポッ
トが２方向に移動するのでＺ、の調整が可能のはずであ
るが、Ｘ）ｌを調整すると＋１次回折光と、−１次回折
光とでスポットの動きが異なるため、結局調整ができな
いことになる。

以上のように、それぞれ独立したＬＤ３１．　ＰＤ３２
．３３を用い、ＬＤ３１に関してＰＤ３２．３３を対称
に配置してポログラム素子３４の±１次回折光を受光し
、これらＰＤ３２．３３の出力に基づいて焦点状態を検
出する構成にあっては、ＬＤ３１に対するＰＤ３２．３
３の位置ずれを他のパラメータで調整することができな
いため、ＰＤ３２．３３をＬＤ３１に対して厳しい精度
で位置合わせしなければならず、これがため上述したよ
うに調整工数が増大して、コスト高になるという問題が
ある。

また、第１８図に示す焦点検出装置においては、ＬＤ　
１０１と光検出器１０７とが別体となっているため、小
形化が困難であると共に、平板１０２の厚さに誤差が生
じると光検出器１０７に戻る光軸がずれてスポットが動
いてしまうという問題がある。すなわち、光検出器１０
７を所定の位置にセットした場合、平板１０２の厚さに
誤差が無いときは、第２５図Ａに示すように、戻り光の
スポット１１１の中心が光検出器１０７を４分割する分
割線の交点に一致するが、平板１０２の厚さが設計値よ
りも薄いと、第２５図Ｂに示すようにスポット１１１の
中心が分割線の交点から上方（ＬＤ　１０１側）にずれ
、また平板１０２の厚さが設計値よりも厚いと、第２５
図Ｃに示すようにスポット１１１の中心が分割線の交点
から下方にずれることになる。

このように、平板１０２の厚さの誤差によって戻り光の
光軸がずれた場合には、その戻り光に対して光検出器１
０７を調整する必要があるが、この調整には５μｍ以下
の厳しい精度が必要となるため、調整工数が増え、コス
ト高になるという問題がある。

この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、調整を簡単にでき、したがって安価にできると
共に、焦点状態を常に高精度で検出でき、しかも小形に
できるよう適切に構成した焦点検出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および作用〕上記目的を遠
戚するため、この発明では、同一半導体基体上に形成し
た発光部および２個の受光部を有する受発光素子と、こ
の受発光素子の発光部からの光を収束して被照射物体に
導くと共に、該被照射物体からの反射光を回折させて、
その±１次回折光を前記受発光素子の２個の受光部に、
該２個の受光部上でビーム形状の変化が互いにほぼ逆方
向となるように入射させるホログラム素子とを具え、前
記受発光素子の２個の受光部の出力に基づいて前記ホロ
グラム素子の前記被照射物体に対する焦点状態を検出す
るよう構成する。

さらに、この発鳴では、同一半導体基体上に形成した発
光部および２個の受光部を有する受発光素子と、この受
発光素子の発光部からの光を収束して被照射物体に投射
する収束光学系と、前記受発光素子と前記被照射物体と
の間の光路中に配置され、前記受発光素子の発光部から
の光を透過すると共に、前記被照射物体からの反射光を
回折させて、その±１次回折光を前記受発光素子の２個
の受光部に、該２個の受光部上でビーム形状の変化が互
いにほぼ逆方向となるように入射させるホログラム素子
とを具え、前記受発光素子の２個の受光部の出力に基づ
いて前記収束光学系の前記被照射物体に対する焦点状態
を検出するよう構成する。

また、この発明の好適実施例においては、前記ホログラ
ム素子を、ハーフミラ−面より成る第１面と、反射形ホ
ログラム面より成る第２面とをもって構威し、前記受発
光素子からの光を前記第１面で反射させた後前記収束光
学系を経て前記被照射物体に導き、該被照射物体からの
反射光を前記収束光学系を経て前記第１面を透過させた
後、前記第２面で反射させて±１次回折光を発生させ、
これら±１次回折光を前記第１面を透過させて前記受発
光素子の２個の受光部に入射させるよう構成する。

さらにまた、この発明の好適実施例においては、前記ホ
ログラム素子を、ハーフミラ−の反射形ホログラム面よ
り成る第１面と、ミラー面より成る第２面とをもって構
成し、前記受発光素子からの光を前記第１面で屈折透過
させて前記第２面で反射させ、その後再び前記第１面を
屈折透過させて前記収束光学系を経て前記被照射物体に
導き、該被照射物体からの反射光を前記収束光学系を経
て前記第１面で回折反射させて±１次回折光を発生させ
、これら±１次回折光を前記受発光素子の２個の受光部
に入射させるよう構成する。

〔実施例〕

第１図はこの発明の第１実施例を示すものである。この
実施例では、発光面および受光面が同一平面に位置する
ように、同一半導体基体上にＬＤ５１と、その両側にＰ
Ｄ５２．５３とを一体に形成した受発光素子５４を用い
、ＬＤ５１からの光をホログラム素子５５および対物レ
ンズ５６を経て光ディスク等の被照射物体５７に収束し
て投射するようにする。被照射物体５７での反射光は、
対物レンズ５６を経てホログラム素子５５に入射させ、
その±１次回折光をＰＤ５２゜５３でそれぞれ受光する
ようにすると共に、ホログラム素子５５により±１次回
折光に非点収差を与えて、ＰＤ５２．５３上で±１次回
折光のビーム形状が互いにほぼ逆方向に変化するように
する。このようにして、ＰＤ５２．５３の出力の差に基
づいて、対物レンズ５６の被照射物体５７に対する焦点
状態を検出する。

上記のように、ホログラム素子５５によって±１次回折
光に非点収差を与えると、第２図に示すように、±１次
回折光にはそれぞれ２つの焦点Ａ　Ｉ　＋Ａ、ｌ　；Ａ
２．　Ａ２’が存在することになる。ここで、ＡＩ＋Ａ
２は例えば子午面の焦点、ＡＩＺＡ２′は球欠面の焦点
で、これらは共役の関係にあり、ＡＩ＋　ＡＩ’　およ
びＡ！＋　Ａ２１は光軸（ｚ）を中心に互いに反対側に
生じる。

第１図および第２図において、焦点ＡＩｒ　ＡＩ’　＋
　Ａ２＋Ａ　、ｌ　は、ホログラム素子５５による回折
方向、すなわちＬＤ５１およびＰＤ５２．５３の配列方
向をｘＸｘおよび光軸（ｚ）と直交する方向をｙとして
、ｘ−ｚ平面に位置させる。ここで、ホログラム素子５
５から焦点ＡＩ＋　ＡＩ’　＋　Ａ２＋　Ａ、ｌ　まで
の２方向の距離をそれぞれＺｌ＋　ｚ、Ｉ　、　Ｚｌ、
　Ｚｚ’　、ＬＤ５１とホログラム素子５５との間の距
離をＲとすると、これら間には以下の関係が成り立つ。

したがって、第２図に示すように、Ａ１とＡ１゛　の位
置をＺｌ＞Ｚｌ’　とすれば、共役像Ａ２＋　Ａ、ｌの
位置関係はＺｌ　＜　Ｚ！′となり、＋１次回折光と＝
１次回折光とで非点収差の方向が逆になる。

以上のことから、受発光素子５４のＬＤ５１の発光面お
よびその両側のＰＤ５２．５３の受光面を±１次回折光
の各々の２焦点の間に配置して、±１次回折光をＰＤ５
２．５３で受光するようにすれば、ＰＤ５２．５３に入
射する±１次回折光のビーム形状は、被照射物体５７が
対物レンズ５６の焦点位置に位置する合焦状態では、第
３図Ｂに示すように互いに等しくなり、被照射物体５７
が対物レンズ５６の焦点位置よりも対物レンズ５６側に
近づいたときは第３図Ａに示すようになり、逆に対物レ
ンズ５６の焦点位置よりも遠ざかったときは第３図Ｃに
示すようになる。すなわち、ＰＤ５２．５３に入射する
±１次回折光のビーム形状は、合焦状態においては等し
くなり、非合焦状態においては、焦点ずれの方向に応じ
て互いにほぼ逆方向に変化することになる。したがって
、ＰＤ５２．５３の出力の差を検出すれば、対物レンズ
５６の被照射物体５７に対する焦点状態を表すフォーカ
スエラー（ＦＢ）信号を得ることができる。

第４図は受発光素子５４の一例の構成を示すものである
。この受発光素子５４は、ｎ−ＧａＡｓより成る半導体
基体６１上にＬＤ５１およびＰＤ５２．５３を形成した
ものである。ＬＤ５１は、ストライプ形ダブルへテロ（
ＤＨ）構造のもので、基体６１の一方の面上に、ｎ形の
Ｇａ＋　−ｚ　ＡＬｘ　Ａｓより成るクラッド層６２、
ＧａＡｓより成る活性層６３、ｐ形のＧａｔ　−ｘ　Ａ
Ｌｘ　Ａｓより成るクラッド層６４、ｐ−ＧａＡｓ層６
５、酸化膜６６および電極金属６７を順次に積層して設
け、他方の面上に電極金属６８を設けて構成する。すな
わち、このＬＤ５１は、クラッド層６２．６４の結晶の
襞間面を利用して、ｐｎ接合面と垂直な方向において光
学的に平行平面なファブリペロ−反射鏡を形成すると共
に、活性層６３をクラッド層６２．６４でサンドウィッ
チするＤＨ構造とすることによって、キャリアの閉じ込
めと光の閉じ込めとの両効果を得るようにしたものであ
る。なお、このＬＤ５１は、活性層６３内に横方向の屈
折率分布をもたない典型的な利得導波型のもので、活性
層６３の厚さは、通常０．１〜０．５μｍ１クラツド層
６２．６４の厚さは、通常ｌ〜２μｍである。また、ク
ラッド層６４上のｐ−ＧａＡｓ層６５は、電極をとり易
くするためのものであり、酸化膜６６は電流を部分的に
流して単一基本横モードを得るためのもので、ストライ
プ構造となっている。このように構成したＬＤ５１の順
方向電圧は約２Ｖ、逆方向のブレークダウン電圧は１０
〜５０Ｖである。

ＰＤ５２．５３は、基体６１上にＬＤ５１と同様に形成
し、ＬＤ５１とＰＤ５２．５３とのそれぞれの間は、エ
ツチング等により基体６１に到達するまで溝６９．７０
を形成して電気的にアイソレートする。なお、ＰＤ５２
．５３においては、ＬＤ５１におけるような電流を部分
的に流すためのストライプ構造の酸化膜６６は設けない
ようにする。

すなわち、温度変化等によってＬＤ５１におけるレーザ
光の波長が変動すると、第１図に示すホログラム素子５
５による±１次回折光はＸ方向に変動する。このため、
ＰＤ５２．５３の活性層６３をＬＤ５１におけると同様
に閉じ込め構造とすると、そのＸ方向における感度は第
５図に実線Ａで示すようになり、波長の変動によって検
出感度が変動してしまうことになる。そこで、ＰＤ５２
．５３においては活性層６３を閉じ込め構造としないよ
うにするため、ストライプ構造の酸化膜６６を設けない
ようにする。このようにすれば、活性層６３の感度を第
５図に実線Ｂで示すように、Ｘ方向において一様とする
ことができるので、温度変化等によってＬＤ５１におけ
るレーザ光の波長が変動しても、常に一定の検出感度を
得ることができる。

なお、このような受発光素子５４の製作プロセスやレー
ザ発振特性、ＰＤ特性は「モノシリツクに集積化したＧ
ａＡＬＡｓレーザ／ディテクタ・アレイ」電子通信学会
、　ＱＯＥ８６−１−１４．　ＰＰ７３〜７７、１９８
６．４　、２１に詳しく述べられている。

第６図に示すように、受発光素子５４のＬＤ５１には順
方向電圧を印加してレーザ光を放射させるようにし、Ｐ
Ｄ５２．５３には逆方向電圧を印加してフォトダイオー
ドとして作用させて、これらＰＤ５２．５３の出力を差
動増幅器７１に供給し、これにより対物レンズ５６の被
照射物体５７に対する焦点状態を表すＦＥ信号を得るよ
うにする。また、被照射物体５７の反射光から該被照射
物体５７に記録された情報を読み取る場合には、ＰＤ５
２．５３の出力を加算器７２に供給してＲＦ信号を得る
ようにする。

なお、上述したように、ＰＤ５２．５３をＬＤ５１と同
一の半導体基体６１に同様に形成した場合のＰＤ５２．
５３の厚さ方向、すなわちｙ方向の感度特性は、第７図
に示すようになるが、この感度特性はＰＤ５２．５３に
印加する逆方向電圧によっである程度コントロールする
ことができる。

以上のように、この実施例においては、ＬＤ５１および
ＰＤ５２．５３を同一半導体基体上に形成するようにし
たので、ＬＤ５１に対するＰＤ５２．５３の位置調整が
不要となり、したがって調整工数を大幅に低減でき、安
価にできる。また、ＰＤ５２．５３における受光感度を
、ホログラム素子５５による回折方向（Ｘ方向）におい
てほぼ−様としたので、温度変化等によってＬＤ５１に
おけるレーザ光の波長が変動しても、常に一定の検出感
度を得ることができ、したがって常に高精度の焦点検出
を行うことができる。

第８図はこの発明の第２実施例を示すものである。この
実施例は、ホログラム素子５５に、ＬＤ５１からのレー
ザ光を被照射物体に収束させる対物レンズの作用をも持
たせたもので、その他の構成および作用は第１実施例と
同様である。

このように、ホログラム素子５５に対物レンズ作用をも
持たせるようにすれば、構成をより簡単にでき、かつ安
価にできると共に、超軽量化を図ることができる。また
、受発光素子５４およびホログラム素子５５を軽量にで
きるので、ＦＢ信号に基づいてフォーカスサーボを行う
にあたっては、これらを一体に駆動することもでき、こ
れにより駆動装置を簡単にでき、大幅なコストダウンを
図ることができる。

第９図はこの発明の第３実施例を示すものである。この
実施例は、受発光素子７５からの光をホログラム素子７
６および対物レンズ７７を経て被照射物体７８に入射さ
せ、その反射光を対物レンズ７７およびホログラム素子
７６を経て受発光素子７５で受光するようにしたもので
ある。

受発光素子７５は、第１Ｏ図に示すように、同一半導体
基体上にＬＤ７９と、その一方の側にＰＣＯ２，８１と
を溝８２．８３および８４によって第４図と同様に電気
的にアイソレートして形成する。また、ホログラム素子
７６は、第９図に示すように、第１面８５をハーフミラ
−面、第２面８６を反射形ホログラム面とした平行平板
をもって構成する。

この実施例では、ＬＤ７９からの光をホログラム素子７
６の第１面８５で反射させて対物レンズ７７により被照
射物体７８に収束して投射し、その反射光を対物レンズ
７７およびホログラム素子７６の第１面８５を透過させ
てその第２面８６で反射させ、これにより非点収差を有
する±１次回折光を発生させて、これら±１次回折光を
ホログラム素子７６の第１面８５を透過させて受発光素
子７５のＰＣＯ２，８１で受光する。

なお、±１次回折光に与える非点収差は、第１実施例と
同様に、ＰＣＯ２，８１上でビーム形状が互いにほぼ反
対方向に変化するようにする。

このように、ホログラム素子７６の反射面を往路および
復路で変えれば、往路および復路で光軸をずらすことが
できるので、ＰＣＯ２，８１に入射する迷光を極めて少
なくすることができる。すなわち、ＰＣＯ２，８１に入
射する迷光は、往路でホログラム素子７６の第１面８５
を透過し、第２面８６で反射された後再び第１面８５を
透過する経路を通り、復路でホログラム素子７６の第１
面８５を透過し、第２面８６で反射され、さらに第１面
８５および第２面８６で順次に反射された後、第１面８
５を透過する経路を通った光となるが、この光は実際に
信号検出に用いる光と光路長が異なるため、ＰＣＯ２，
８１上では信号検出に用いるスポットに比べ十分大きな
スポットとなる。さらに、信号検出に用いる光に対して
半透過面で２回多く反射しているため、著しい光量損失
を受けている。したがって、ＰＣＯ２，８１に入射する
迷光の光量が非常に少なくなるので、焦点検出信号に入
るノイズ成分を非常に少なくすることができる。

なお、第３実施例では、ホログラム素子７６の厚みによ
って発生する非点収差が大きいと、焦点検出感度に悪影
響を及ぼすので、この非点収差が第２面８６の反射形ホ
ログラム面で与える非点収差よりも十分小さくなるよう
に、好適にはその厚さを薄くする。

第１１図はこの発明の第４実施例を示すものである。こ
の実施例は、ホログラム素子８９として、第１面９０を
ハーフミラ−の反射形ホログラム面、第２面９１をミラ
ー面とした平行平板のものを用いたもので、その他の構
成は第３実施例と同様である。

すなわち、この実施例では、受発光素子７５のＬＤ７９
からの光を、ホログラム素子８９の第１面９０を屈折透
過させて第２面９１で反射させ、その後再び第１面９０
を屈折透過させて対物レンズ７７により被照射物体７８
に収束して投射する。また、被照射物体７８での反射光
は、対物レンズ７７を経てホログラム素子８９の第１面
９０で回折反射させると共に、ここで非点収差を有する
±１次回折光を発生させて、これら±１次回折光を受発
光素子７５のＰＤ８０．８１で受光する。

なお、ホログラム素子８９の第１面９０のホログラムは
、反射における±１次回折光の回折効率に比べ、透過の
±１次回折光の回折効率が十分小さくなるようなパター
ンとする。また、ＰＤ８０．８１に入射させる±１次回
折光に与える非点収差は、上述した実施例と同様に、Ｐ
Ｄ８０．８１上でビーム形状が互いにほぼ反対方向に変
化するようにする。

この実施例においても、第３実施例と同様に、ホログラ
ム素子８９の反射面を往路および復路で変えて、往路お
よび復路での光軸をずらすようにしたので、ＰＤ８０．
８１に入射する迷光を極めて少なくすることができ、し
たがって焦点検出の感度低下を有効に防止することがで
きる。なお、この実施例においても、ホログラム素子８
９の厚みによって発生する非点収差が大きいと、焦点検
出感度に悪影響を及ぼすので、この非点収差が第１面９
０の反射形ホログラム面で与える非点収差よりも十分小
さくなるように、好適にはその厚さを薄くする。

以上の第３実施例および第４実施例によれば、ホログラ
ム素子７６、８９の厚みの誤差によるＰＤ８０．８１上
でのスポットの移動方向が、ＰＤ８０．８１の分割方向
と一致することになるので、焦点検出に何ら悪影響を及
ぼすことがない。

なお、この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば
、上述した実施例では、ホログラム素子により±１次回
折光に非点収差を与えるようにしたが、ホログラム素子
による±１次回折光の結像点を、例えば第２図において
焦点ＡＩｌ　Ａ２のように異ならせて、ビームサイズ法
により焦点状態を検出するよう構成することもできる。

この場合には、合焦状態では第１２図Ｂに示すようにＰ
Ｄ５２゜５３に入射する±１次回折光のビームの大きさ
は等しくなり、被照射物体が焦点位置よりも近づいたと
きは第１２図Ａに示すように一方のビームが小さくなっ
て他方のビームが大きくなり、逆に焦点位置から遠ざか
ったときは第１２図Ｃに示すようにその関係が逆になる
。したがって、ＰＤ５２．５３の出力の差を検出すれば
、上述した実施例と同様に常に高精度で焦点状態を検出
することができる。

また、第１，３および４実施例では対物レンズを有限系
とし、第２実施例ではホログラム素子に有限系の対物レ
ンズの作用を持たせるようにしたが、コリメータレンズ
を付加して、これらを無限系とすることもできる。

さらに、上述した実施例では、受発光素子のＬＤを、活
性層内に横方向の屈折率分布をもたない典型的な利得導
波型としたが、横方向に屈折率差をつけて光の閉じ込め
を行う屈折率導波型、または高周波で変調してもスペク
トルが拡がらずに単一縦モードで発振でき、流す電流に
よって発振波長が変化しない分布帰還型（ＤＦＢ）ある
いは分布反射型（ＤＢＲ）とすることもできる。また、
ＬＤおよびＰＤを構成する半導体基体は、ＧａＡｓに限
らず、Ｓｉを用いることもできる。この場合には、Ｓｉ
基体にプリアンプ等の周辺回路をも一体に形成すること
ができるので、構成をより簡単にできる。さらにまた、
半導体基体はｎ型に限らず、ｐ型とすることもでき、こ
の場合には第６図に示す印加電圧の極性を逆にすればよ
い。

また、第３および４実施例においては、ホログラム素子
を平行平板をもって構成したが、くさび状や曲面状（回
転楕円面、放物面等）の種々の形状をもって構成するこ
ともできる。

さらに、第３および４実施例においては、第１３図に示
すように、受発光素子９５として同一半導体基体上にＬ
Ｄ９６と、その一方の側にＰＤ９７〜１００とを溝１０
１〜１０４によって電気的にアイソレートして順次に設
けたものを用い、±１次回折光を最外側のＰＤ９７およ
び１００に入射させ、０次回行光を内側のＰＤ９８およ
び９９に２分割するように入射させて、ＰＤ９７および
１００の出力の差動により焦点誤差信号を得、またＰＤ
９８および９９の出力によりプッシュプル法によってト
ラッキング誤差信号を得るよう構成することもできる。

〔発明の効果〕

上述したように、この発明によれば、発光部および２個
の受光部を同−半導体基体上に形成した受発光素子を用
い、その２個の受光部に、ホログラム素子により被照射
物体からの反射光の±１次回折光を、該２個の受光部上
でビーム形状の変化が互いにほぼ逆方向となるように入
射させて、これら２個の受光部の出力に基づいて焦点状
態を検出するようにしたので、発光部に対する２個の受
光部の位置調整が不要となり、したがって調整工数を大
幅に低減できると共に安価にでき、しかも焦点状態を常
に高精度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す図、第２図は第１
図に示すホログラム素子の作用を説明するための図、第３図Ａ、　ＢおよびＣは第１図に示す受発光素子のＰ
Ｄに入射するビームの変化を説明するための図、第４図は第１図に示す受発光素子の一例の構成を示す図
、第５図はそのＰＤの活性層における感度特性を示す図、第６図は受発光素子の駆動回路および信号処理回路の一
例を示す図、第７図はＰＤの厚さ方向における感度特性を示す図、第８図はこの発明の第２実施例を示す図、第９図はこの
発明の第３実施例を示す図、第１０図は第９図に示す受
発光素子の拡大図、第１１図はこの発明の第４実施例を
示す図、第１２図Ａ、　ＢおよびＣはこの発明の詳細な
説明するための図、第１３図はこの発明の他の変形例において用いる受発光
素子の構成を示す図、第１４図〜第２５図Ａ、　Ｂ、　Ｃは従来の技術を説明
するための図である。５１−・−［、Ｄ　　　　　　　　　５２．５３・・・
−ＰＤ５４−・−受発光素子　　　　５５°・′−ホロ
グラム素子５６・・−・対物レンズ　　　　５７・・・
・被照射物体６１・・−半導体基体　　　　６２．６４
・・−・クラッド層６３−・・−活性層　　　　　　６
７、６８−・−電極金属６９．７０−・−溝　　　　　
　７■・・−・差動増幅器７５−・・・受発光素子　　
　　７６、８９−・・−ホログラム素子７７・・・・対
物レンズ　　　　７８・・−被照射物体７９・・・−Ｌ
Ｄ　　　　　　　　　８０．８１・・・・ＰＤ８２、８
３．８４°・・−溝　　　　　　８５．９０・・・・第
１面８６．９１−・・・第２面　　　　９５・・・・受
発光素子９６−・・・ＬＤ　　　　　　　　　９７〜１
００−・ＰＤｌｏｌ−１０４・・・−溝第１図第４図５４第５図第６図第８図第９図 θσ ＠ＩＯ図 σ亭　σｊ　σＺ第１Ｉ図第１３図にη γγがゾｌ第１４図第１５図１Ｃ７Ａ１１１：３第１６図第１７図第１８図第１９図第２１図

Claims

【特許請求の範囲】１、同一半導体基体上に形成した発光部および２個の受
光部を有する受発光素子と、この受発光素子の発光部からの光を収束して被照射物体
に導くと共に、該被照射物体からの反射光を回折させて
、その±１次回折光を前記受発光素子の２個の受光部に
、該２個の受光部上でビーム形状の変化が互いにほぼ逆
方向となるように入射させるホログラム素子とを具え、
前記受発光素子の２個の受光部の出力に基づいて前記ホ
ログラム素子の前記被照射物体に対する焦点状態を検出
するよう構成したことを特徴とする焦点検出装置。２、同一半導体基体上に形成した発光部および２個の受
光部を有する受発光素子と、この受発光素子の発光部からの光を収束して被照射物体
に投射する収束光学系と、前記受発光素子と前記被照射物体との間の光路中に配置
され、前記受発光素子の発光部からの光を透過すると共
に、前記被照射物体からの反射光を回折させて、その±
１次回折光を前記受発光素子の２個の受光部に、該２個
の受光部上でビーム形状の変化が互いにほぼ逆方向とな
るように入射させるホログラム素子とを具え、前記受発
光素子の２個の受光部の出力に基づいて前記収束光学系
の前記被照射物体に対する焦点状態を検出するよう構成
したことを特徴とする焦点検出装置。３、前記ホログラム素子を、ハーフミラー面より成る第
１面と、反射形ホログラム面より成る第２面とをもって
構成し、前記受発光素子からの光を前記第１面で反射さ
せて前記被照射物体に導き、該被照射物体からの反射光
を前記第１面を透過させた後、前記第２面で反射させて
±１次回折光を発生させ、これら±１次回折光を前記第
１面を透過させて前記受発光素子の２個の受光部に入射
させるよう構成したことを特徴とする請求項２記載の焦
点検出装置。４、前記ホログラム素子を、ハーフミラーの反射形ホロ
グラム面より成る第１面と、ミラー面より成る第２面と
をもって構成し、前記受発光素子からの光を前記第１面
で屈折透過させて前記第２面で反射させ、その後再び前
記第１面を屈折透過させて前記被照射物体に導き、該被
照射物体からの反射光を前記第１面で回折反射させて±
１次回折光を発生させ、これら±１次回折光を前記受発
光素子の２個の受光部に入射させるよう構成したことを
特徴とする請求項２記載の焦点検出装置。