JPH0489636A - 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　（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）プ
レーヤ、Ｌ　Ｖ　Ｄ　（Ｌａ＋ｅ＋　ＶｉＳｉｏｎ　Ｄ
ｉＳｃ　）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
（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が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１５図、
第１６図に示すものがあった（特開昭６４−３３７３４
号公報に記載）。この第１５図は従来装置の概略斜視図
、第１６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２１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
光を上記一側面２１で透過して他側面２２へ入射し、当
該入射した反射レーザ光の一部が他側面２２で反射する
と共に当該反射した一部反射レーザ光がその他の側面２
３で反射した後に再度他側面２２へ入射する光分割器２
と、上記光分割器２の他側面２２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２２に入射する光
デイスク反射光を受光する第１受光素子５と、上記第１
受光素子５と同様に半導体基板１０面上に埋設され、上
記他側面２２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２の一側面２１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が上記光ディスク２０へ投
射されるレーザ光と同一経路で上記一側面２１に入射さ
れる。

上記入射された反射レーザ光が一側面２１を屈折透過し
て光分割器２内を導波して他側面２２人射し、この他側
面２２下の第１受光素子５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２２で反射され、この一
部反射レーザ光がその他の側面２３で全反射されて他側
面２２下の第２受光素子６に受光検知される。

〔発明が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のように構成されてい
たことから、光分割器２の３つの側面２１．２２．２３
で反射する必要があり、この３つの側面２１．２２．２
３中の一側面２１及びその他の側面２３を平滑面とする
ために研磨しなければならず、さらにこの研磨平滑面の
一側面２１を半透鏡とする誘電体多層膜等の蒸着を必要
とすると共に、研磨平滑面のその他の側面２３に反射膜
を形成しなければならず、光分割器２の加工が複雑化し
、装置全体か大型化するという課題を有していた。

本発明は上記課題を解消するためになされたもので、光
分割器の製造時における加工を容易にでき、装置全体を
小型化できる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、上記光情報記
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、上記発光手段１からの光を一側面２１で光情報
記録担体側に反射すると共に、上記光情報記録担体で反
射された光を上記一側面２１で透過入射して他側面２２
へ導波する光分割手段２と、上記光分割手段の他側面２
２から出射される光を透過光と回折光とに分離する光回
折手段３とを備えるものである。

〔作用〕

本発明においては、発光手段１からの光を光分割手段２
の一側面２１て光情報記録担体側へ反射すると共に、光
情報記録担体側から反射された光を一側面２１で屈折透
過して他側面２２へ入射する。この入射した光が他側面
２２を透過して光回折手段３の回折作用により光導波路
４内へ導波されることから、光分割手段２の一側面２１
のみでの反射により光回折手段（３）へ光を入射して透
過光と回折光とに分離できることとなり、分割器２の製
造時における加工作業を容易に行なえると共に、装置全
体を小型化できることとなる。

〔実施例〕

（ａ）本発明の一実施例 以下、本発明の一実施例を第２図ないし第４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図、
第３図は本実施例装置の要部構成図、第４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上にレーザ光射出端面を傾斜させて載
置され、光ディスク２０に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の前側端面から
のレーザ光を光ディスク２０に対して一側面２１で反射
し、上記光ディスク２０で反射された反射レーザ光を一
側面２１を透過して他側面２２へ入射し、当該入射した
反射レーザ光を接着剤層２４を介して半導体基板１０側
へ出射する光分割器２と、上記半導体基板１０のクラッ
ド層２５下に形成され、上記光分割器２から半導体基板
１０へ出射された反射レーザ光を透過光（放射光）と回
折導波光とに回折分離する回折格子３と、上記回折格子
３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４と、上
記透過の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５と、上記回折導波光
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６と、上記半導体レーザ１の後側端面から出射される
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。

上記半導体レーザ１のチップは、ウェハから切出すとき
に臂開面に対して斜めに切出すことにより作成すること
ができる。

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。

また、本実施例装置は半導体レーザ１、光分割器２及び
半導体基板１０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。

まず、半導体レーザ１は前側及び後側の各端面からレー
ザ光を出射する。上記前側端面から出射されたレーザ光
は光分割器２の一側面２１で約半分が反射し、対物レン
ズ３１を介して光ディスク２０の情報面に集光照射され
る。この照射されたレーザ光が光ディスク２０の記録情
報で回折・反射し、この回折・反射した反射レーザ光は
上記レーザ光と同一経路で光分割器２の一側面２１に入
射されて光分割器２内を透過して光分割器２の他側面２
２側へ導波する。

また、上記半導体レーザ１のレーザ光のうち直接に光分
割器２の一側面２１を透過した光は、光分割器２を半導
体基板１０に接合する接着剤層２４下のクラッド層２５
の表面で臨界角以上の入射角度に設定されていることか
ら、上記他側面２２を透過することなく全反射される。

他方、上記光ディスク２０の反射レーザ光は、一側面２
１を透過して上記クラッド層２４で全反射されない角度
に設定されることから、不要な光が第１受光素子５に入
射することを防止すると共に、レーザ光の有効利用が図
られることとなる。

この反射レーザ光は他側面２２から接着剤層２４、クラ
ッド層２５を介して回折格子３に入射され、この回折格
子３で透過光と回折導波光とに回折分離される。上記反
射レーザ光の大部分が透過光となり、この透過光が下側
の第１受光素子５に入射してトラック信号、ＲＦ倍信号
に生成される。上記回折格子３により反射レーザ光の大
部分が透過光となることから、透過光量より回折導波光
量を少なくするための回折格子の条件、特に格子深さを
浅くできるため、設計製造の条件が厳しくなくなる。

また、上記回折分離された回折導波光は光導波路４を導
波して端面に設けられた第２受光素子６に入射される。

この第２受光素子６は一対の光検知部６１・６２．６３
・６４を二組備えて形成され、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２の後側端面から出射したレ
ーザ光は、半導体基板１０表面に設けられたモニタ受光
素子７で受光されてＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｐｏ
ｗｅ「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
、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４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１１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
るレーザトリミング部１４と、半導体レーザ１の出力制
御、各受光素子５．６．７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５を
形成する４分割の光検知部５１〜５４とが形成される。

上記第１受光素子５の４分割光検知部５１〜５４で検出
された各トラック信号５１ａ〜５４ａ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（５１ａ＋５３ａ）−（５２ａ＋
５４ａ）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６の光検知部６１・６２．６３
・６４で検出されたフォーカス信号６１ａ・６２　ａ　
ｓ　６３　ａ・６４ａ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
（６１ａ−６２ａ）＋（６４ａ−６３ａ）の演算を行な
うことによりなされる。

さらに、電気回路部１３中のＡＰＣ回路は上記モニタ受
光素子７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１１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にダ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。

層厚　　　　　　屈折率　　　　　材質接着剤層　　　
ｔ＝　１０μｍ　　　ｎ＝１．５１クラッド層　　ｔ＝
０．５μｍ　　　ｎ＝１．３８　　　ＭｇＦ２光導波路
層　　ｔ＝１．０μｍ　　　ｎ＝１．５１　　５ｉ０２
コア層　　　　ｔ＝２．０μｍ　　　ｎ＝１．３８　　
　ＭｇＦ２（ｂ）本発明の一実施例の製造方法 第５図は本実施例に係る光ピックアップ装置における光
分割器２の製造方法説明図である。

同図において、透明板体のＡ面又はＢ面のいずれか一面
を研磨して平滑面とし、この研磨した平滑面に誘電体多
層膜等を蒸着して半透鏡を形成する。この半透鏡が形成
された板体は図中鎖線で示すように各Ａ、Ｂ面に対して
角度θで切断される。

このように、透明板体の単一の面のみを研磨して半透鏡
とするのみで光分割器２が形成される。

この光分割器２は半透鏡とされた面（第３図においては
一側面２１）に対して角度θで切断された切断面（第３
図においては他側面２２）が半導体基板１０上に載置さ
れ、上記切断面を半導体基板１０に接着剤により接着固
定される。この接着剤は透明媒質であり、光分割器２と
同等の屈折率を有するもの例えばＵＶ硬化タイプのもの
を選択する。従って、上記切断面を特に研磨しなくても
凹凸部分が接着剤で埋まり、切断面（他側面２２）にお
ける光の散乱、反射がなくなる。

（Ｃ、）本発明の一実施例構成に係る発光素子の取付態
様 第６図は半導体レーザの概略斜視図を示す。この半導体
レーザ１を半導体基板１０上に取付ける状態を第７図（
Ａ）、（Ｂ）に示す。

上記各図において半導体レーザ１は半導体基板１０上に
蒸着形成されるアルミ電極の取付用ランド１１上に載置
され、側部電極１ａ、ｌｂと取付用ランド１１とがはん
だ付で接合固定される。このはんだ付がされた半導体レ
ーザ１と半導体基板１０との間の間隙１１ｂは、取付用
ランド１１の突出により形成されるもので、半導体基板
１０自体に半導体レーザ１が直接接触して短絡状態とな
ることを防止している。また、上記取付用ランド１１の
突出以外に上記間隙１１ｂに絶縁物質を蒸着して半導体
レーザの短絡状態を防止することもできる。

第８図は取付用ランド１１上に取付ける半導体レーザ１
の取付位置を示すもので、アルミ電極を形成する取付用
ランド１１は半導体レーザ１の接合・固定に要する面積
よりも大きく形成される。

このように大きな面積で取付用ランド１１を形成するこ
とにより、半導体レーザ１の放熱特性を向上させている
。

第９図は半導体レーザ１を取付下面の半導体基板１０の
平面図を示し、同図において半導体レーザ１の取付下面
にモニタ受光素子７を形成する構成である。

第１０図（Ａ）、（Ｂ）は第９図と同様に半導体基板１
０の平面図を示す。同図（Ａ）において半導体レーザ１
の取付下面に回折格子３を形成し、また同図（Ｂ）にお
いて半導体レーザ１の取付下面に回折格子３及びモニタ
受光素子７を形成する構成である。

第１１図は半導体基板１０への半導体レーザ１の要部取
付説明図を示し、同図において半導体基板１０上に段差
部１１ａを有する取付用ランド１１として形成される。

このように取付用ランド１１の段差部１１ａにより、半
導体レーザ１を段差部１１ａに当接させて取付位置出し
が容易となり、高精度かつ迅速に取付作業を行なうこと
ができる。

第１２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は半導体基板１０側面
への半導体基板１０の要部取付説明図を示す。同図（Ａ
）に示すように半導体基板１０側面に半導体レーザ１を
接着剤１５で接続固定していたのに対して、同図（Ｂ）
、（Ｃ）に示すように半導体基板１０側面まで電極とし
ての取付用ランド１１を延出形成し、この延出形成した
取付用ランド１１に半導体レーザ１の電極１ａ、ｌｂを
当接固定する構成とすることもできる。

第１３図（Ａ）、（Ｂ）は半導体レーザの取付基台概略
斜視図を示す。同図（Ａ）、（Ｂ）において取付基台１
００は非導電性物質１０１を導電性物質１０１ａ、１０
１．ｂで挟んで形成する。この取付基台１００に半導体
レーザ１を載置し、又は挟込んではんだ付することによ
り接着固定する。

このように取付基台１００を介して半導体レーザ１を他
の部材、例えば半導体基板１０に容易に取付けることが
できることとなる。

第１４図は第１３図記載取付基台１００の変形取付態様
図を示し、半導体レーザ１の光出力方向により取付基台
１００の非導電性物質１０１に貫通口１０１ｃを形成す
るか又は透明物質で形成し、矢印方向にレーザ光を射出
できることとなる。また、取付基台１００の上面又は下
面を傾斜して形成してレーザ光出力を上下斜め方向に射
出できることとなる。

（ｄ）本発明の他の実施例 上記光分割器２は一側面２１のみを研磨して半透鏡とす
る構成としたが、その他の側面２３．２６（第３図参照
）に反射防止膜を形成することもできる。この反射防止
膜は散乱光等の迷光を光分割器２の外部へ射出して不要
なレーザ光（光ディスク２０からの反射光以外のレーザ
光）が第１受光素子５へ入射することを阻止し、レーザ
光の有効利用をより向上させる。

上記光分割器２、接着剤層２４、クラッド層２５及び回
折格子３の各層の関係は、次のようにすることもできる
。

ｎ　２　　＞　ｎ　２０　＞　ｎ　２４＞　ｎ　ａここ
で、ｎ２は光分割器２の屈折率、ｎ２ｏは接着剤層の屈
折率、ｎ２４はクラッド層２４の屈折率、ｎ３は回折格
子の屈折率である。

このように、反射レーザ光の入射方向に向って順次屈折
率が小さく設定することにより、各境界面における反射
を有効に防止して有効光線の透過効率をより向上させる
ことができる。

上記各実施例において光回折手段を２つの領域から形成
される領域で構成したが、２以上の領域で構成すること
もできる。

上記各実施例において光回折手段を回折格子で構成した
が、段階格子その他の回折手段又は入射光を光導波路及
び下面の第１受光素子に分岐出射する各種光学素子で構
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、発光手段からの
光を光分割手段の一側面で光情報記録担体側へ反射する
と共に、光情報記録担体側から反射された光を一側面で
屈折透過して他側面へ入射し、この入射した光が他の側
面を透過して光回折手段の回折作用により透過光と回折
光とに分離されることから、光分割手段の一側面のみで
の反射で光導波路内に光を導波できることとなり、光分
割器の製造時における加工作業を容易に行なえると共に
、装置全体を小型化できる効果を有する。

【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図記載要部構
成の半導体基板平面図、 第５図は本発明の一実施例における光分割器の製造方法
説明図、 第６図は本発明の一実施例設置される半導体レーザの概
略斜視図、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は半導体レーザの取付状態説明図
、 第８図及び第９図は取付用ランド形成部分の半導体基板
平面図、 第１０図（Ａ）、（Ｂ）は半導体基板平面の形成説明図
、同図（Ａ）は回折格子形成部分説明図、同図（Ｂ）は
回折格子、取付用ランド形成部分の半導体基板平面図、 第１１図、第１２図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は半導体基
板への半導体レーザ取付説明図、第１３図（Ａ）、（Ｂ
）、第１４図は半導体レーザを取付ける取付基台説明図
、 第１５図は従来の光ピックアップ装置の概略斜視図、 第１６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（発光手段） ２・・・光分割器（光分割手段） ３・・・回折格子（光回折手段） ４・・・光導波路 ５・・・第１受光素子 ６・・・第２受光素子 ７・・・モニタ受光素子 １０・・・半導体基板 ２０・・・光ディスク ３０・・・ピックアップボディ ３１・・・対物レンズ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板（１０）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、上記光情報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）上に載置され、上記発光手段（
   １）からの光を一側面（２１）で光情報記録担体側に反
   射すると共に、上記光情報記録担体で反射された光を上
   記一側面（２１）で透過入射して他側面（２２）へ導波
   する光分割手段（２）と、 上記半導体基板（１０）内に形成され、上記光分割手段
   （２）の他側面（２２）から出射される光を透過光と回
   折光とに分離する光回折手段（３）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（
   ３）との間に光導波路（４）を形成し、当該光導波路（
   ４）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（４）の端部に第２受光素子を形成し、 上記光回折手段（３）の透過光を第１受光素子で受光す
   ると共に、光回折手段（３）の回折光を光導波路（４）
   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、 上記光分割手段（２）は、当該光分割手段（２）とほぼ
   同じ屈折率の透明媒質からなる接着物質で他側面（２２
   ）を半導体基板（１０）上に接着固定することを 特徴とする光ピックアップ装置。 ４、上記請求項１記載の光ピックアップ装置において、 上記光分割手段（２）を接合する接着剤の屈折率を光分
   割手段（２）の屈折率と略等し、且つ半導体基板（１０
   ）上に形成されるクラッド層の屈折率よりも大きくし、
   上記発光手段（１）から出射されて直接に光分割手段（
   ２）の一側面（２１）の表面を透過した光が上記クラッ
   ド層の表面で全反射され、かつ上記光情報記録担体で反
   射されて上記光分割手段（２）の一側面（２１）の表面
   を透過した光が上記クラッド層を透過することを特徴と
   する光ピックアップ装置。 ５、上記請求項１記載の光ピックアップ装置において、 上記光回折手段（３）は半導体基板（１０）の光導波路
   （４）層に隣接して形成される回折格子で構成すること
   を 特徴とする光ピックアップ装置。 ６、上記請求項１記載の光ピックアップ装置において、 上記光回折手段（３）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。 ７、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）上に載置される発光手段（１）
   は、半導体基板（１０）に当接載置する面から光を出射
   すると共に、当該光を出射する面に隣接する両側面に電
   極を設けて形成し、半導体基板（１０）上に設けられた
   ランド部に上記電極端部を直接接触接続することを 特徴とする光ピックアップ装置。