KR100479701B1 - 광전자 장치 - Google Patents

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KR100479701B1
KR100479701B1 KR10-2002-7005628A KR20027005628A KR100479701B1 KR 100479701 B1 KR100479701 B1 KR 100479701B1 KR 20027005628 A KR20027005628 A KR 20027005628A KR 100479701 B1 KR100479701 B1 KR 100479701B1
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이지마신이치
나카니시히데유키
요시카와아키오
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마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
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Abstract

미광에 의한 S/N비의 저하를 방지하고, 양호한 품질의 재생 신호를 얻을 수 있으며, 또한 안정한 서보 제어를 가능하게 하는 광전자 장치로, 정보 기록 매체(105)에 광 빔을 조사하는 반도체 레이저 소자(101)와, 회절 격자 영역(108)을 갖고 반도체 레이저 소자(101)와 정보 기록 매체(105)의 사이에 배치되는 홀로그램 광학 소자(102)와, 정보 기록 매체(105)로부터의 되돌아온 광 빔 중 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(108)에서 회절된 광을 수광하는 수광 소자(106)를 구비하고, 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(108)의 근방에, 상기 회절 격자 영역(108)에 의한 회절광 이외의 미광이 수광 소자(106)로 입사하는 것을 방지하기 위한 회절 격자 영역(107)을 갖는다.

Description

광전자 장치{PHOTOELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 광을 이용하여 정보의 기록, 재생, 소거를 행하는 광학식 정보 처리 장치의 기간 부품인 광학식 헤드 장치에 사용되는 광전자 장치, 특히, 광원으로부터의 출사 광속을 광속 분기 수단에 의해 다수의 광속으로 분기하고, 상기 분기 광에 의해 재생 신호 및 각종 서보 신호의 검출을 행하는 광전자 장치에 관한 것이다.
이하, 종래의 광전자 장치의 구성 및 동작에 대해서 도 17, 도 18 및 도 19를 이용하여 설명한다.
도 17은 종래의 광전자 장치의 광학계 및 정보 기록 매체의 단면을 도시하는 도면이다. 도 17에 있어서, 파선은 반도체 레이저(1)로부터의 출사광 및 정보 기록 매체(5)에서 반사된 반사광의 확산 상태를 나타낸다. 또한, 광로를 알기 쉽게 하기 위해서, 도 17 및 도 19에 있어서 단면의 해칭을 생략하였다.
광원인 반도체 레이저 소자(1)로부터의 출사 광속은, 도 18에 도시하는 회절 격자 영역(8)을 갖는 홀로그램 광원 소자(2)로 입사하고, 그 0차 회절광이 콜리메이터(collimator) 렌즈(3) 및 대물 렌즈(4)에 의해 정보 기록 매체(5) 상에 집광되어 반사된다. 정보 기록 매체(5)에서 반사된 반사광은 대물 렌즈(4) 및 콜리메이터 렌즈(3)에 의해 홀로그램 광학 소자(2)의 회절 격자 영역(8)으로 인도되고, 거기에서 다시 회절하여 그 ±1차 회절광이 수광 소자(6)로 입사한다. 수광 소자(6)에 인도된 반사 광속을 검출·연산함으로써, 재생 신호 및 각종 서보 신호가 검출된다.
또한, 도 17에 있어서 일점 쇄선은 반도체 레이저(1)로부터의 출사광의 광축(10)을 나타낸다. 또, 도 18에, 회절 격자 영역(8)을 통과하는 출사광의 유효 광속(9)을 나타낸다.
상기 종래의 광전자 장치에 있어서는, 반도체 레이저 소자(1)로부터의 출사광 중, 홀로그램 광학 소자(2)를 투과하는 0차 회절광만을 이용하여 각종 신호를 검출하는 구성으로 되어 있다.
그러나, 홀로그램 광학 소자(2)에 입사한 출사광 중, 그 일부는 ±1차의 회절을 받아서 0차 회절광에 혼입한다. 즉, 상기 ±1차 회절광의 일부도 도 19에 도시하는 바와 같이 정보 기록 매체(5)로 집광되어 반사되고, 홀로그램 광학 소자(2) 상의 회절 격자 영역(8)이 형성되어 있지 않은 영역으로 되돌아가서, 홀로그램 광학 소자(2)를 투과하여 수광 소자(6)로 입사한다. 또한, 도 19에서는 간단하게 하기 위해서 회절 격자 영역(8)에서 생기는 +1차 회절광 중 수광 소자(6)에 입사되는 것만을 나타내고 있다.
즉, 정규의 신호광(반도체 레이저 소자(1)로부터의 출사광의 0차 회절광) 이외의 광이 미광(迷光)(20)이 되어 수광 소자(6)로 입사하기 때문에, 정보 기록 매체(5)의 재생시에 있어서 신호 대 잡음비(S/N비)가 저하하고, 재생 신호의 품질 열화 및 각종 서보 제어의 불안정성을 초래한다고 하는 문제가 있었다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은 미광에 의한 S/N비의 저하를 방지하는 수단을 설치함으로써, 양호한 품질의 재생 신호를 얻을 수 있고, 또한 안정한 서보 제어를 가능하게 하는 광전자 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에서의 광전자 장치의 구성을 도시하는 단면도,
도 2는 상기 광전자 장치가 구비하는 홀로그램 광학 소자의 구성을 도시하는 평면도,
도 3은 상기 홀로그램 광학 소자 구성의 일례를 도시하는 단면도,
도 4는 상기 광전자 장치에서의 홀로그램 광학 소자와 수광 소자의 위치 관계를 도시하는 사시도,
도 5는 상기 홀로그램 광학 소자와 수광 소자의 위치 관계를 도시하는 설명도,
도 6은 상기 홀로그램 광학 소자에 이용되는 회절 격자의 회절 효율 특성을 도시하는 그래프,
도 7은 상기 홀로그램 광학 소자의 다른 구성예를 도시하는 단면도,
도 8은 상기 홀로그램 광학 소자의 또 다른 구성예를 도시하는 단면도,
도 9는 상기 홀로그램 광학 소자의 또 다른 구성예를 도시하는 단면도,
도 10은 상기 홀로그램 광학 소자의 또 다른 구성예를 도시하는 단면도,
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 광전자 장치의 구성을 도시하는 단면도,
도 12는 제2 실시 형태의 광전자 장치에서의 홀로그램 광학 소자와 수광 소자의 위치 관계를 도시하는 사시도,
도 13은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 광전자 장치의 구성을 도시하는 단면도,
도 14는 제3 실시 형태에 관한 광전자 장치가 구비되는 집적 기판의 구성을 도시하는 평면도,
도 15는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 광전자 장치의 구성을 도시하는 단면도,
도 16은 제4 실시 형태에 관한 광전자 장치가 구비하는 집적 기판의 구성을 도시하는 평면도,
도 17은 종래의 광전자 장치의 구성을 도시하는 단면도,
도 18은 상기 종래의 광전자 장치가 구비되는 홀로그램 광학 소자의 구성을 도시하는 평면도,
도 19는 상기 종래의 광전자 장치에 있어서 미광이 수광 소자로 혼입하는 모양을 도시하는 모식도이다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 광전자 장치는, 반사 매체에 광 빔을 조사하는 발광 소자와, 제1 회절 격자 영역과 상기 제1 회절 격자 영역의 근방에 배치된 제2 회절 격자 영역을 갖고 상기 발광 소자와 상기 반사 매체의 사이에 배치되는 광속 분기 소자와, 상기 반사 매체에서 반사되어 상기 광속 분기 소자의 상기 회절 격자 영역에서 회절된 광을 수광하는 수광 소자를 구비하고, 상기 제2 회절 격자 영역이 상기 반사 매체에 의한 반사광 중, 상기 제1 회절 격자 영역에 의한 회절광 이외의 미광이 상기 수광 소자로 입사하는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다. 이 구성에 의하면, 광속 분기 소자에서 제1 회절 격자 영역의 근방에 제2 회절 격자 영역을 설치함으로써, 출사광이 제1 회절 격자 영역을 투과할 때에 발생한 ±1차 회절광(미광)이 광속 분기 소자에서의 제1 회절 격자 영역 이외의 영역을 통해서 수광 소자로 입사하는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, S/N비의 저하를 방지할 수 있고, 양호한 품질의 재생 신호를 얻을 수 있으며, 또한 안정한 서보 제어를 가능하게 하는 광전자 장치를 제공할 수 있다.
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상기의 구성에서, 상기 제2 회절 격자 영역이 상기 되돌아온 광 빔의 0차 회절 효율이 5% 이하의 회절 격자에 의해 형성된 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 광속 분기 소자의 제1 회절 격자 영역 이외에 입사하는 미광의 대부분은, 이 제2 회절 격자 영역의 회절 격자를 투과하지 않고 회절되어 수광 소자로 입사하지 않는다.
상기의 구성에 있어서, 상기 제2 회절 격자 영역을 형성하는 회절 격자의 볼록부와 오목부에서의 광로 길이의 차가 상기 반사광의 파장의 m/2배(m은 홀수)인 것이 바람직하다.
이것에 의해, 상기 제2 회절 격자 영역의 회절 격자의 0차 회절 효율을 대단히 낮게 억제할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 수광 소자를 다수 구비하고, 각 수광 소자에 대해서 상기 되돌아온 광 빔의 광축 방향에 위치하는 제2 회절 격자 영역의 회절 격자에 의한 상기 되돌아온 광 빔의 m차 회절광의 스폿과, (m+1)차 회절광(m은 정수)의 스폿의 사이에 다른 수광 소자가 배치된 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 제2 회절 격자 영역의 회절 격자에 의한 고차 회절광(0차 이외의 회절광)이 수광 소자로 입사하는 것을 방지할 수 있고, S/N비의 저하를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 광속 분기 소자에서의 상기 발광 소자와는 반대측에 렌즈를 갖고, 상기 발광 소자의 발광점으로부터 상기 광속 분기 소자에서의 상기 제1 회절 격자 영역 및 상기 제2 회절 격자 영역이 형성된 면까지의 공기 환산 거리를 d, 상기 렌즈의 상기 광속 분기 소자측의 개구수를 NA, 상기 발광 소자로부터의 광 빔의 광축과 상기 광속 분기 소자에서의 상기 제2 회절 격자 영역측의 면과의 교점으로부터 상기 제2 회절 격자 영역 상의 임의의 점(P)까지의 거리를 r로 하였을 때,
r>d·tan(sin-1(NA))
를 만족하도록 상기 제2 회절 격자 영역이 설치된 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 발광 소자로부터의 광 빔 중, 렌즈에 입사하는 부분에 대해서는 제2 회절 격자 영역에 덮여지는 경우가 없기 때문에, 발광 소자로부터의 광 빔을 유효하게 이용할 수 있고, 반사 매체에 광 빔을 유효하게 조사할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 제2 회절 격자 영역을 상기 되돌아온 광 빔의 광축을 따라서 투영한 영역에, 상기 수광 소자의 적어도 일부가 존재하는 것이 바람직하다.
상기의 구성에 있어서, 상기 제1 회절 격자 영역과 상기 제2 회절 격자 영역이 간극없이 인접한 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 광속 분기 소자에서의 제1 회절 격자 영역 이외의 영역으로부터 수광 소자로 입사하도록 하는 미광을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 발광 소자와 상기 광속 분기 소자 사이의 광로 중에 3빔 생성용 회절 격자를 설치한 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 3빔법으로 트랙킹 서보 신호를 검출하는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치를 제공할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 발광 소자, 상기 수광 소자, 및 상기 광속 분기 소자가 1개의 패키지에 집약된 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 광전자 장치를 소형·박형화하고, 또 저 비용화를 도모할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 또한, 상기 발광 소자 및 상기 수광 소자가 1개의 기판에 집적되고, 상기 기판이 상기 패키지 내부에 배치되며, 상기 광속 분기 소자가 배치된 부재에 의해 상기 패키지가 밀봉된 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 발광 소자 및 수광 소자를, 기온·습도 변화나 먼지와 쓰레기 오염 등의 외계의 영향으로부터 지킬 수 있으며, 광전자 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 발광 소자가 단면 발광형의 소자이고, 상기 기판이 상기 발광 소자를 그 저면에 배치하는 오목부를 가지며, 상기 오목부의 측면이 상기 저면에 대해서 대략 45°기울어서 상기 발광 소자로부터 출사되는 광 빔을 반사하는 미러 면인 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 면 발광형의 발광 소자에 비교하여 저렴한 단면 발광형의 소자를 발광 소자로서 이용할 수 있어, 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 발광 소자로부터 상기 미러 면의 반대측으로 출사되는 광 빔을 수광하여 상기 발광 소자의 출력 조정을 행하는 모니터 소자를 구비한 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 발광 소자의 출력 조정이 가능하게 되어, 쓸데없는 소비 전력을 차단할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 기판 상에, 상기 수광 소자로부터의 전기 신호를 처리하는 집적회로를 탑재한 것이 바람직하다.
상기의 구성에 의해, 전기 신호를 처리하는 회로를 기판 외부에 설치하여 배선으로 접속하는 경우에 비해서, 배선을 두름으로써 생성되는 노이즈를 저감할 수 있기 때문에, 또한 S/N비가 양호한 광전자 장치를 실현할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 3빔 생성용 회절 격자와 상기 광속 분기 소자가 1개의 광학 부품에 집적된 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 광전자 장치를 소형·박형화하고, 또 저 비용화를 도모할 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 반사 매체에 의한 반사광의 일부를 분기하는 편광성 광속 분기 수단과, 상기 편광성 광속 분기 수단에 의해 분기된 광을 반사하는 반사체와, 상기 반사체에 의해 반사된 광을 분리하는 편광 분리 수단과, 상기 편광 분리 수단에 의해 분리된 광을 검출하는 편광 신호 검출용 수광 소자를 구비한 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 광자기 신호 검출에 대응시킬 수 있다.
상기의 구성에 있어서, 상기 편광성 광속 분기 수단과, 상기 반사체와, 상기 편광 분리 수단이 1개의 광학 부재로서 일체로 형성된 것이 바람직하다.
이 구성에 의해, 또한 광전자 장치를 소형·박형화하고, 또 저 비용화를 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서 이용하는 도면 중 단면도에 대해서는 광로를 알기 쉽게 하기 위해서, 해칭을 생략하고 있다.
(제1 실시 형태)
본 발명의 제1 실시 형태에서의 광전자 장치는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 광원인 반도체 레이저 소자(101)와, 회절 격자 영역(107) 및 회절 격자 영역(108)을 갖는 홀로그램 광학 소자(102)와, 콜리메이터 렌즈(103) 및 대물 렌즈(104)와, 수광 소자(106)를 구비한다.
반도체 레이저 소자(101)로부터의 출사 광속은 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(108)에 입사하고, 그 0차 회절 광이 집광 수단인 콜리메이터 렌즈(103) 및 대물 렌즈(104)에 의해 정보 기록 매체(105) 상에 집광되고, 그 반사 광이 재차 상기 집광 수단에 의해 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(108)으로 인도된다.
여기서, 홀로그램 광학 소자(102)의 단면을 확대 도시하면, 도 3과 같이 된다. 즉, 회절 격자 영역(107) 및 회절 격자 영역(108)은 서로 깊이 및/또는 주기가 다른 회절 격자로 형성되어 있다.
회절 격자 영역(108)은 렌즈 효과를 갖는 단일 또는 다수의 회절 격자 패턴으로 구성되어 있다. 정보 기록 매체(105)로부터의 반사광은 회절 격자 영역(108)에 의해 그 ±1차 회절광이 분기되어 수광 소자(106)로 집광된다. 또한, 상기 수광 소자(106)에 인도된 반사 광속을 연산하여 검출함으로써 재생 신호 및 각종 서보 신호가 검출된다.
한편, 회절 격자 영역(107)은 반도체 레이저 소자(101)가 발하는 레이저 광의 파장의 1/{2(n-1)}배(n은 홀로그램 광학 소자의 굴절율)가 되도록 회절 격자의 깊이가 설정됨으로써, 이 회절 격자 영역(107)으로 입사한 광이 거의 투과하지 않도록 되어 있다. 실제, 회절 격자 영역(107)의 0차 회절 효율은 5% 이하였다.
또한, 도 2에 있어서 109는 회절 격자 영역(108)을 투과하는 유효 광속의 스폿을 나타낸다. 이 유효 광속이라는 것은 반도체 레이저 소자(101)로부터의 출사광 중, 홀로그램 광학 소자(102)를 투과한 0차 회절광에 의한 정보 기록 매체(105)로부터의 반사광이다.
이와 같이, 회절 격자 영역(107)은 유효 광속이 입사하는 회절 격자 영역(108)의 근방에 설치되고, 정보 기록 매체(105)로부터의 반사광 중 상기 유효 광속 이외의 미광을 제거하는 미광 제거 영역으로서 기능한다.
또, 회절 격자 영역(107)은 반도체 레이저 소자(101)의 발광점과 정보 기록 매체(105) 상의 집광 스폿을 맺는 광축(110) 상에서, 반도체 레이저 소자(101)의 발광점으로부터 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(107/108)이 형성된 면까지의 공기 환산 거리를 d, 콜리메이터 렌즈(103)의 홀로그램 광학 소자(102)측의 개구수를 NA, 광축(110)과 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(107/108)이 형성된 면과의 교점과 회절 영역(107) 상의 임의의 점(P)과의 거리를 r로 하였을 때,
r>d·tan(sin-1(NA)) (식 1)
을 만족하도록 형성되어 있다.
또한, 광 빔이 굴절율 n, 두께 t의 매체를 진행하는 경우, 상기 광 빔이 진행하는 공기 환산 거리(d)는,
d=t/n
으로 나타낸다.
또, 회절 격자 영역(107)은, 도 4에 도시하는 바와 같이, 광축(110)의 방향을 따라서 수광 소자(106)를 포함하는 면 내로 투영한 경우에, 그 투영 영역 내에, 수광 소자(106)의 적어도 일부, 바람직하게는 전부가 포함되도록 배치되어 있다. 또한, 도 4에 도시하는 120은 수광 엘리먼트이다.
이 구성에 의해, 회절 격자 영역(108)의 근방에는 미광 제거 영역이 되는 회절 격자 영역(107)이 형성되어 있기 때문에, 출사광에서 회절 격자 영역(108)에서 발생한 ±1차 회절광이 0차 회절광에 혼입하고 미광이 되어 수광 소자(106)로 입사하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 정보 기록 매체(105)의 재생시에 있어서 또한 S/N비의 저하를 억제할 수 있고, 양호한 품질의 재생 신호 및 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치를 실현할 수 있다.
또, 본 실시 형태와 같이 다수의 수광 소자(106)가 있는 경우, 각 수광 소자(106)로, 다른 수광 소자(106)의 위쪽에 설치된 회절 격자 영역(107)으로부터의 고차 회절광(0차 이외의 회절광)이 혼입하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각 회절 격자 영역(107)의 회절 격자 방향 및 주기는, 그 고차 회절광이 다른 회절 격자 영역(107)의 아래쪽에 배치된 수광 소자(106)로 입사하지 않도록 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 수광 소자(106)가 정보 기록 매체(105)로부터의 반사광에 대한 m차 회절광의 스폿과 (m+1)차 회절광의 스폿의 사이에 위치하도록 회절 격자 영역(107)의 회절 격자 방향 및 주기가 정해져 있다.
이것에 의해, 회절 격자 영역(107)에서 발생한 고차 회절광에 대해서도 그 광이 미광이 되어 수광 소자(106)으로 입사하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 정보 기록 매체(105)의 재생시에 있어서 또한 S/N비의 저하를 억제할 수 있어, 양호한 품질의 재생 신호 및 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치를 실현할 수 있다.
특히, 수광 소자(106)가 회절 격자 영역(107)의 반도체 레이저 소자(101)측의 하부에 배치되어 있기 때문에, 반사광의 일부가 미광이 되어 수광 소자(106)로 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또, 특히 회절 격자 영역(107)을 상기 출사광의 광축을 따라서 투영한 영역에 수광 소자(106)의 적어도 일부가 덮여져 있기 때문에, 반사광의 일부가 미광이 되어 수광 소자(106)로 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또, 특히 반도체 레이저 소자(101)로부터의 광 빔 중 콜리메이터 렌즈(103)에 입사하는 부분에 대해서는 회절 격자 영역(107)에 덮여지지 않기 때문에, 반도체 레이저 소자(101)로부터의 광 빔을 유효하게 이용할 수 있어서 정보 기록 매체(105)에 광 빔을 유효하게 조사할 수 있다.
또한, 회절 격자의 볼록부와 오목부의 광로 길이 차와 회절 효율의 관계는 도 6에 도시하는 바와 같이 되기 때문에, 회절 격자 영역(107)이 갖는 회절 격자의 볼록부와 오목부에서의 광로 길이의 차가 상기 광 빔의 파장의 m/2배(m은 홀수)이면 좋다. 그와 같이 하면 회절 격자 영역(107)에서의 0차 광의 투과율을 5% 이하로 작게 할 수 있고, 그것에 의해 반사광의 일부가 미광이 되어 수광 소자(106)로 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 콜리메이터 렌즈(103) 및 대물 렌즈(104)를 구비한 무한계형의 광학계를 갖는 광전자 장치에 대해서 설명하였지만, 대물 렌즈(104)만을 사용한 유한계형의 광학계를 이용해도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 본 발명의 미광 제거 영역은, 전술한 회절 격자 영역(107)에 한정되지 않고, 차광성을 갖는 재료로 형성된 차광 영역이어도 좋다. 예를 들면, 도 7에 도시하는 바와 같이, 회절 격자 영역(107) 대신에 금속 등의 광을 반사하는 재료로 차광 영역(122)을 형성해도 좋다. 혹은, 도 8에 도시하는 바와 같이, 광을 흡수하는 재료로 차광 영역(123)을 형성해도 좋다.
또, 도 9 및 도 10에 예시하는 바와 같이, 유효 광속(109)을 포함하도록 회절 격자 영역(108)이 배치되고, 이 회절 격자 영역(108)의 근방에, 또는 이것에 간극없이 인접한 상태에서 회절 격자 영역(107)이 배치되어 있으면, 유효 광속(109)의 광축 방향에서 본 회절 격자 영역(107/108)의 형상은 임의이다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에서의 광전자 장치는, 도 11에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(101)와 홀로그램 광학 소자(102) 사이의 광로 중에 3빔 생성용 회절 격자 소자(111)를 배치하고, 1개의 수광 소자(106)에 의해 3빔법으로 트랙킹 서보 신호를 검출하도록 한 점에서 제1 실시 형태에서 설명한 광전자 장치와 다르다.
또, 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 광전자 장치는 수광 소자(106)가 1개이기 때문에, 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(107)은 회절 격자 영역(108)의 한쪽에만 인접하여 설치되어 있다. 또한, 수광 소자(106)는 회절 격자 영역(107)을 광축(110)을 따라서 투영한 영역 내에, 적어도 일부, 바람직하게는 전부가 들어가도록 배치되어 있다.
이 구성에 의해, 제1 실시 형태와 동일하게 정보 기록 매체(105)의 재생시에 있어서 S/N비의 저하를 억제할 수 있어 양호한 품질의 재생 신호를 실현할 수 있고, 3빔법을 이용하고 있기 때문에 제1 실시 형태보다도 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 구성에서도, 홀로그램 광학 소자(102)에서의 미광 제거 영역은, 회절 격자 영역(107)에 한정되지 않고, 실시 형태 1에서 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같이, 금속 등의 광을 반사하는 재료로 형성된 차광 영역(122)에 의해서, 또는 광을 흡수하는 재료로 형성된 차광 영역(123)에 의해서 형성되어 있어도 좋다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에서의 광전자 장치는, 도 13 및 도 14에 도시하는 바와 같이, 반도체 레이저 소자(101)와 수광 소자(106)를 동일한 기판(기판(113)) 상에 집적하여 탑재하고, 패키지(112) 내에 배치하는 동시에, 3빔 생성용 회절 격자 소자(111)와 홀로그램 광학 소자(102)를 집적화한 광학 부품(124)으로 패키지(112)를 밀봉한 구성이다.
기판(113)에는 반도체 미세 가공 기술을 이용하여 오목부가 형성되고, 이 오목부의 저면에 반도체 레이저 소자(101)가 칩 본드되어 있다. 또한, 반도체 레이저 소자(101)로서는 일반적으로 단면 발광형의 소자가 이용되지만, 이 경우, 반도체 레이저 소자(101)의 단면으로부터 출사되는 광의 진행 방향을 정보 기록 매체(105)로 향하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 상기의 오목부의 측면으로서 저면에 대해서 대략 45° 기운 면이 형성되고, 이 면에 금속이나 유전체막 등을 증착함으로써 마이크로 미러(114)가 형성되어 있다.
또한, 반도체 레이저 소자(101)가 단면 발광형인 경우, 마이크로 미러(114)측과는 반대 측을 향하게 하여 출사하는 광을 수광하여 상기 반도체 레이저 소자(101)의 출력 조정을 행하기 위한 모니터용 수광 소자(115)를 구비하는 것도 바람직하다. 이것에 의해, 반도체 레이저 소자(101)의 광 출력을 항상 최적의 상태로 조정할 수 있고, 광 출력의 과출력에 의한 쓸데없는 전력을 억제할 수 있다.
이 구성에서도, 제1 또는 제2 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 회절 격자 영역(107/108), 3빔 생성용 회절 격자 소자(111), 및 수광 소자(106)는, 출사광에서 회절 격자 영역(108)에서 발생한 ±1차 회절광이 0차 회절광에 혼입하여 미광이 되어 수광 소자(106)로 입사하지 않도록 배치되어 있다.
그 결과, 정보 기록 매체(105)의 재생시에 있어서 S/N비의 저하를 억제할 수 있어, 양호한 품질의 재생 신호 및 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 반도체 레이저 소자(101)와 수광 소자(106)를 동일한 패키지(112)에 배치하고, 3빔 생성용 회절 격자 소자(111)와 홀로그램 광학 소자(102)를 집적화 또한 일체화한 광학 부품(124)으로 패키지(112)를 밀봉하고 있기 때문에, 광전자 장치의 신뢰성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
특히, 반도체 레이저 소자(101)와 수광 소자(106)를 1개의 기판(113) 상에 집적하여 일체화함으로써, 광전자 장치를 소형·박형화할 수 있다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이, 반도체 미세 가공 기술을 이용하여 수광 소자(106)로부터의 전기 신호를 전류 전압 변환한다든지 연산한다든지 하는 집적회로(121)를 기판(113) 상에 집적화하여도 좋다.
이 구성에 의해, 전기 신호를 전류 전압 변환한다든지 연산한다든지 하는 회로를 기판(113) 바깥에 설치하여 배선으로 접속하는 경우에 비해서, 배선을 두름으로써 생성되는 노이즈를 저감할 수 있기 때문에, 또한 S/N비의 양호한 광전자 장치를 실현할 수 있다.
또한, 이 집적화는, 실리콘 기판에 반도체 미세 가공 기술을 이용하여 모든 수광 소자(106)를 형성한 후, 반도체 레이저 소자(101)를 칩 본드함으로써 하이브리드로 구성하는 방법에 의해서도 좋다. 또, 반도체 헤테로에피텍셜 기술을 이용하여, 실리콘 기판 상에 화합물 반도체층을 모노리딕으로 형성하고, 반도체 레이저 소자(101) 및 모든 수광 소자(106)를 실리콘 기판 또는 화합물 반도체층에 형성해도 좋다. 혹은, 실리콘 기판을 이용하지 않고, 화합물 반도체층만으로 반도체 레이저 소자(101) 및 모든 수광 소자(106)를 일체로 집적화하여 형성해도 좋다.
또한, 반도체 레이저 소자(101) 및 수광 소자(106)를 하이브리드에 집적하는 경우, 소자의 상면으로부터 광을 출사하는 면 발광형의 반도체 레이저를 반도체 레이저 소자(101)로서 채용해도 좋다. 그 경우, 발광면을 상부를 향하게 하여 반도체 레이저 소자(101)를 칩 본드하는 것만으로 좋고, 마이크로 미러(114)는 불필요하다.
또한, 본 실시 형태의 구성에서도, 홀로그램 광학 소자(102)에서의 미광 제거 영역은 회절 격자 영역(107)에 한정되지 않고, 제1 실시 형태에서 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같이, 금속 등의 광을 반사하는 재료로 형성된 차광 영역(122)에 의해서 또는 광을 흡수하는 재료로 형성된 차광 영역(123)에 의해서 형성되어 있어도 좋다.
(제4 실시 형태)
본 발명의 제4 실시 형태에서의 광전자 장치는 도 15 및 도 16에 도시하는 바와 같이, 상기 제3 실시 형태의 구성에 더하여, 편광성 광속 분기 수단(116), 반사체(117), 편광 분리 수단(118) 및 편광 신호 검출용 수광 소자(119)를 구비한 구성이다.
편광성 광속 분기 수단(116), 반사체(117), 및 편광 분리 수단(118)은 1개의 광학 부재(126)로서 일체로 형성되어 있다. 또한, 편광성 광속 분기 수단(116)으로서는 편광 빔 스플리터 등을, 반사체(117)로서는 미러 등을, 편광 분리 수단(118)으로서는 월라스톤 프리즘 등을 이용할 수 있다.
또, 반도체 레이저 소자(101), 수광 소자(106) 및 편광 신호 검출용 수광 소자(119)는 기판(113) 상에 집적되어 있다. 기판(113)은 패키지(112) 내에 배치되어 있다. 상기 패키지(112)는 3빔 생성용 회절 격자 소자(111)와 홀로그램 광학 소자(102)를 집적화한 광학 부품(125)으로 밀봉되어 있다. 또, 이 광학 부품(125)의 위에, 전술한 편광성 광속 분기 수단(116) 등을 일체화한 광학 부재(126)가 탑재되어 있다.
이 구성에 의해, 편광성 광속 분기 수단(116), 반사체(117), 편광 분리 수단(118), 편광 신호 검출용 수광 소자(119)를 배치시키고 있기 때문에, 광자기 신호 검출이 가능하게 된다.
또한, (1) 반도체 레이저 소자(101)와 수광 소자(106)와 편광 신호 검출용 수광 소자(119)를 1개의 기판(113) 상에 집적한 것, (2) 3빔 생성용 회절 격자 소자(111)와 홀로그램 광학 소자(102)를 1개의 광학 부품(125)에 집적한 것, (3) 편광성 광속 분기 수단(116)과 반사체(117)와 편광 분리 수단(118)을 1개의 광학 부재(126)에 일체화한 것에 의해, 광전자 장치를 소형·박형화하고, 또 저 비용화를 도모할 수 있다.
또한, 기판(113)을 내부에 배치한 패키지(112)를 광학 부품(125)으로 밀봉함으로써, 반도체 레이저 소자(101)나 수광 소자(106) 등의 정밀 부품이 습도나 기온의 변화나 먼지와 쓰레기의 오염으로부터 보호된다. 이것에 의해, 광전자 장치의 신뢰성을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
이 광전자 장치에 있어서, 광자기 신호의 검출은 이하와 같이 행해진다. 즉, 편광성 광속 분기 수단(116)에 입사한 정보 기록 매체(105)로부터의 반사 광속은 홀로그램 광학 소자(102)의 방향 및 반사체(117)의 방향으로 분기된다.
홀로그램 광학 소자(102)의 방향으로 분기된 반사 광속은 상술한 바와 같이, 상기 홀로그램 광학 소자(102)의 회절 격자 영역(108)에 의해 수광 소자(106)로 회절·집광되고, 서보 신호가 연산·검출된다. 한편, 편광성 광속 분기 수단(116)에 의해 분기된 되돌아온 광 중 반사체(117)의 방향으로 분기된 광은, 반사체(117)에서 반사한 후, 편광 분리 수단(118)에서 P 편광과 S 편광으로 편광 분리되어 편광 신호 검출용 수광 소자(119)로 인도되고, 재생 신호가 연산되어 검출된다.
또한, 도 16에 도시하는 바와 같이, 반도체 미세 가공 기술을 이용하여 수광 소자(106)로부터의 전기 신호를 전류 전압 변환한다든지 연산한다든지 하는 집적회로(112)를 기판(113) 상에 집적화해도 좋다.
또한, 본 실시 형태의 구성에 있어서도, 홀로그램 광학 소자(102)에서의 미광 제거 영역은, 회절 격자 영역(107)에 한정되지 않고, 제1 실시 형태에서 도 7 또는 도 8에 도시한 바와 같이, 금속 등의 광을 반사하는 재료로 형성된 차광 영역(122)에 의해서, 또는 광을 흡수하는 재료로 형성된 차광 영역(123)에 의해서 형성되어 있어도 좋다.
또, 본 실시 형태에서는 반도체 레이저 소자(101)로서 단면 발광형의 반도체 레이저를 이용한 구성을 예시하였지만, 상기 제3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 면 발광형의 반도체 레이저 소자를 이용해도 좋다. 이 경우, 발광면을 상부를 향하게 하여 반도체 레이저 소자(101)를 칩 본드하는 것만으로 좋고, 마이크로 미러(114)는 불필요하다는 것은 말할 필요도 없다.
이상의 각 실시 형태에서는 주로 정보 기록 매체로부터의 광신호를 검출하는 용도를 예시하였지만, 광통신 등의 그 외의 광정보 처리 시스템에 적응할 수 있는 경우가 있다는 것은 말할 필요도 없다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 미광에 의한 S/N비의 저하를 방지할 수 있기 때문에, 양호한 품질의 재생 신호와 안정한 서보 제어를 갖는 광전자 장치로서 이용 가능하다.

Claims (20)

  1. 반사 매체에 광 빔을 조사하는 발광 소자와,
    제1 회절 격자 영역과 상기 제1 회절 격자 영역의 근방에 배치된 제2 회절 격자 영역을 갖고 상기 발광 소자와 상기 반사 매체의 사이에 배치되는 광속 분기 소자와,
    상기 반사 매체에서 반사된 되돌아온 광 빔 중, 상기 광속 분기 소자의 상기 제1 회절 격자 영역에서 회절된 광을 수광하는 수광 소자를 구비하고,
    상기 제2 회절 격자 영역은, 상기 발광소자로부터 조사되어 상기 제1 회절 격자 영역을 통과하고 상기 반사매체에서 반사되어, 해당 제2 회절 격자 영역으로 입사한 되돌아온 광 빔이 상기 수광 소자로 입사하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회절 격자 영역이, 상기 반사 매체에 의한 반사광의 0차 회절 효율이 5% 이하의 회절 격자에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 회절 격자 영역을 형성하는 회절 격자의 볼록부와 오목부에서의 광로 길이의 차가 상기 반사광의 파장의 m/2배(m는 홀수)인 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 수광 소자를 다수 구비하고, 각 수광 소자에 대해서 상기 되돌아온 광 빔의 광축 방향에 위치하는 제2 회절 격자 영역의 회절 격자에 의한, 상기 되돌아온 광 빔의 m차 회절광의 스폿과, (m+1)차 회절광(m은 정수)의 스폿의 사이에 다른 수광 소자가 배치된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광속 분기 소자에서의 상기 발광 소자와는 반대측에 렌즈를 갖고, 상기 발광 소자의 발광점으로부터 상기 광속 분기 소자에서의 상기 제1 회절 격자 영역 및 상기 제2 회절 격자 영역이 형성된 면까지의 공기 환산 거리를 d, 상기 렌즈의 상기 광속 분기 소자측의 개구수를 NA, 상기 발광 소자로부터의 광 빔의 광축과 상기 광속 분기 소자에서의 상기 제2 회절 격자 영역측의 면과의 교점으로부터 상기 제2 회절 격자 영역 상의 임의의 점(P)까지의 거리를 r로 했을 때,
    r>d·tan(sin-1(NA))
    을 만족하도록 상기 제2 회절 격자 영역이 설치된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 회절 격자 영역을 상기 되돌아온 광 빔의 광축을 따라서 투영한 영역에, 상기 수광 소자의 적어도 일부가 존재하는 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절 격자 영역과 상기 제2 회절 격자 영역이 간극없이 인접한 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자와 상기 광속 분기 소자 사이의 광로 중에 3빔 생성용 회절 격자를 설치한 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 발광 소자, 상기 수광 소자 및 상기 광속 분기 소자가 1개의 패키지에 집약된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광 소자 및 상기 수광 소자가 1개의 기판에 집적되고, 상기 기판이 상기 패키지 내부에 배치되며, 상기 광속 분기 소자가 배치된 부재에 의해 상기 패키지가 밀봉된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 발광 소자가 단면 발광형의 소자이고, 상기 기판이 상기 발광 소자를 그 저면에 배치하는 오목부를 가지며, 상기 오목부의 측면이 상기 저면에 대해서 대략 45°기울어서 상기 발광 소자로부터 출사되는 광 빔을 반사하는 미러 면인 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 발광 소자로부터 상기 미러 면의 반대측으로 출사되는 광 빔을 수광하여 상기 발광 소자의 출력 조정을 행하는 모니터 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기판 상에, 상기 수광 소자로부터의 전기 신호를 처리하는 집적회로를 탑재한 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 3빔 생성용 회절 격자와 상기 광속 분기 소자가 1개의 광학 부품에 집적된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 반사 매체에 의한 반사광의 일부를 분기하는 편광성 광속 분기 수단과, 상기 편광성 광속 분기 수단에 의해 분기된 광을 반사하는 반사체와, 상기 반사체에 의해 반사된 광을 분리하는 편광 분리 수단과, 상기 편광 분리 수단에 의해 분리된 광을 검출하는 편광 신호 검출용 수광 소자를 구비한 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 편광성 광속 분기 수단과, 상기 반사체와, 상기 편광 분리 수단이 1개의 광학 부재로서 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 광전자 장치.
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