JP2000011422A - 集積化受発光装置 - Google Patents

集積化受発光装置

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JP2000011422A JP11086892A JP8689299A JP2000011422A JP 2000011422 A JP2000011422 A JP 2000011422A JP 11086892 A JP11086892 A JP 11086892A JP 8689299 A JP8689299 A JP 8689299A JP 2000011422 A JP2000011422 A JP 2000011422A
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Kazuhiko Nemoto
和彦 根本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】受光素子の分割数を低減でき、フォーカス状態
やトラッキング状態の検出が簡単な構成で行うことがで
き、受光素子が形成された半導体集積回路基板の小型化
が可能な集積化受発光装置を提供する。 【解決手段】半導体集積回路基板４に形成され、受光領
域が複数に分割された第１および第２の受光素子として
のフォトディテクタ５，６と、半導体集積回路基板４上
に設けられ所定の方向に光を出射する発光素子としての
レーザダイオード１０と、レーザダイオード１０の光を
光ディスク１に向けて出射し、反射光をフォトディテク
タ５に集光させ、フォトディテクタ５において反射した
光を所定の光路でフォトディテクタ６に集光する光分離
手段としてのプリズム８とを有し、フォトディテクタ５
の受光量情報のみからトラッキング状態を検出し、フォ
トディテクタ６の受光量情報のみからフォーカス状態を
検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体に対し光
を照射し、当該記録媒体上に集光された光のピットによ
る変調を受けた反射光を受光し、この反射光の情報に基
づいてフォーカス状態およびトラックキング状態を検出
する集積化受発光装置および光学ピックアップに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、相変化型記録媒体、光磁気記録媒
体などを含めた様々な記録媒体が開発および提案されて
おり、種々の光ディスク装置が提案され、規格化されて
いる。たとえば、ＣＤ(Compact Disc)やＣＤ−ＲＯＭ(R
ead Only Memory)などのいわゆる位相ピット型の光ディ
スク装置では、光ディスクに形成されるピットの深さ
が、規格上、光の波長λの約１／５となっている。一
方、ＣＤやＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスクよりもさらに
高密度、高容量の光ディスクとして規格されているＤＶ
Ｄ(Digital Versatile Disc)やＤＶＤ−ＲＯＭなどの光
ディスク装置では、規格上、ピットの深さが光の波長λ
の約１／４となっている。
【０００３】上述のような光ディスク装置では、トラッ
ク上をレーザ光スポットが追従するようにトラッキング
サーボをかけ、また、レーザ光スポットが常に光ディス
ク上に焦点を結ぶようにフォーカスサーボをかける必要
がある。トラッキングサーボおよびフォーカスサーボの
ために必要なトラッキングエラー信号およびフォーカス
エラー信号の検出は、たとえば、光学ピックアップ装置
によって行なわれる。光学ピックアップ装置としては、
たとえば、図１８に示すように、光ディスク１に対向し
て配置された対物レンズ２と、小型化、及びコストの低
減化を図るためにハイブリット化されたいわゆるレーザ
ーカプラ３とから構成されるものが知られている。
【０００４】レーザーカプラ３は、たとえば、図１９お
よび図２０に示す構造となっている。図１９および図２
０において、レーザーカプラ３は、２つのフォトディテ
クタ５および６が形成された半導体集積回路基板４上
に、プリズム８およびフォトダイオード１１が搭載され
ている。フォトダイオード１１には、レーザ出力モニタ
用フォトディテクタ１２が形成されているとともに、フ
ォトダイオード１１上にはレーザダイオード１０が搭載
されている。レーザダイオード１０は、プリズム８のビ
ームスプリッタ面８ａに向けてレーザ光を出射するとと
もに、後方にもレーザダイオード１０の出力を自動的に
コントロールするためのＡＰＣ(Auto Power Control)用
のレーザ光を出射し、モニタ用フォトディテクタ１２に
よって受光される。プリズム８のビームスプリッタ面８
ａに出射されたレーザ光は、ビームスプリッタ面８ａに
おいて反射して対物レンズ２を通じて光ディスク１の信
号面に集光する。この光は、ピットにより変調を受け、
反射して同一の光路でビームスプリッタ面８ａに入射す
る。ビームスプリッタ面８ａに入射した反射光は、フォ
トディテクタ５に集光し、さらに、フォトディテクタ５
で反射した光はプリズム８の上面である反射面８ｂで反
射してフォトディテクタ６に入射する。
【０００５】ここで、ＣＤやＣＤ−ＲＯＭなどの光ディ
スク装置用のトラッキングエラー信号およびフォーカス
エラー信号を得るのに、トラッキングエラー信号をいわ
ゆるプッシュプル法によって、フォーカスエラー信号を
いわゆる差動スポットサイズ法によって得る場合には、
たとえば、図２１に示す構成とすることができる。図２
１において、フォトディテクタ５および６はそれぞれａ
〜ｄ、ｉ〜ｌの４つの受光領域に分割されており、反射
光のスポットＳは、各受光領域を跨ぐように照射され
る。なお、プッシュプル法は、構成が非常に簡単であ
り、基本的には１スポット光学系で良いため、いわゆる
３ビーム法のようにグレーティングが必要ではない等の
特徴を有する。
【０００６】トラッキングエラー信号をＴＥおよびフォ
ーカスエラー信号をＦＥとし、各受光領域ａ〜ｄ、ｉ〜
ｌの受光量をＭa 〜Ｍd 、Ｍi 〜Ｍl とすると、トラッ
キングエラー信号ＴＥおよびフォーカスエラー信号ＦＥ
は、次式（１），（２）によって算出することができ
る。
【０００７】 ＦＥ＝[(Ｍa+Ｍd)-(Ｍb+Ｍc)]-[(Ｍi+Ｍl)-(Ｍj+Ｍk)] …（１） ＴＥ＝[(Ｍa+Ｍb)-(Ｍc+Ｍd)]+[(Ｍk+Ｍl)-(Ｍi+Ｍj)] …（２）
【０００８】また、光ディスク１に記録された情報信号
ＲＦは、次式（３）によって求めることができる。
【０００９】 ＲＦ＝Ｍa+Ｍb+Ｍc+Ｍd+Ｍi+Ｍj+Ｍk+Ｍl …（３）
【００１０】一方、ＤＶＤやＤＶＤ−ＲＯＭなどの光デ
ィスク装置では、上述したように、ディスクのピットの
深さがレーザ光の波長λの約１／４となる。このため、
トラッキングエラー信号ＴＥを上記のプッシュプル法に
よって求めると、プッシュプル信号成分である[(Ｍa+Ｍ
b)-(Ｍc+Ｍd)]+[(Ｍk+Ｍl)-(Ｍi+Ｍj)] は、非常に小さ
な値となってしまい、トラッキングエラー信号ＴＥを得
ることができない。
【００１１】このため、ＤＶＤやＤＶＤ−ＲＯＭなどの
光ディスク装置のトラッキングエラー信号ＴＥを得るに
は、たとえば、いわゆるＤＰＤ(Differential Phase De
tection)法（位相差法）を用いることが知られている。
ＤＰＤ法は、ピット深さの影響が少なく、フォトディテ
クタ上でレーザビームスポットが移動しても影響が少な
く、１スポットでオフセットのない安定なトラッキング
信号が得られる等の特徴を有する。
【００１２】具体的には、図２２に示すように、フォト
ディテクタ５を中央からさらに２分割して、８つの受光
領域ａ〜ｈに分割する。この場合には、レーザ光のスポ
ットＳは、フォトディテクタ５および６上に、たとえ
ば、図２４に示すように形成される。図２４において、
（ａ）は光ディスク１の信号面が光学系の合焦位置より
も近い場合であり、（ｂ）は光ディスク１の信号面が光
学系の合焦位置にある場合であり、（ｃ）は光ディスク
１の信号面が光学系の合焦位置よりも遠い場合である。
【００１３】フォトディテクタ５の各受光領域ａ〜ｈの
受光量を、たとえば、図２３に示す回路によってトラッ
キングエラー信号ＴＥを得ることができる。なお、図２
３に示す回路は、半導体集積回路基板４に形成される。
図２３に示す各加算器ａｄｄ１〜ａｄｄ４において、受
光領域（ａ，ｂ）、（ｃ，ｄ）、（ｅ，ｆ）、（ｇ，
ｈ）における受光量の和信号（Ｍａ＋Ｍｂ）、（Ｍｃ＋
Ｍｄ）、（Ｍｅ＋Ｍｆ）および（Ｍｇ＋Ｍｈ）を作成
し、これらの和信号を位相比較器ｃｍｐ１およびｃｍｐ
２で比較し、これらの位相差を加算器ａｄｄ０で加算す
ることにより、トラッキングエラーＴＥが得られる。な
お、この場合の、フォーカスエラー信号ＦＥおよびＲＦ
信号は、次式（４）および（５）によって得られる。
【００１４】 ＦＥ＝[(Ｍa+Ｍd+Ｍe+Ｍh)-(Ｍb+Ｍc+Ｍf+Ｍg)]-[(Ｍi+Ｍl)-(Ｍj+Ｍk)] …（４） ＲＦ＝Ｍa+Ｍb+Ｍc+Ｍd+Ｍe+Ｍf+Ｍg+Ｍh+Ｍi+Ｍj+Ｍk+Ｍl …（５）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記構成のレーザカプ
ラによってトラッキングエラー信号ＴＥ、フォーカスエ
ラー信号ＦＥを得る場合には、図２２に示したように、
フォトディテクタ５および６の受光領域の分割数は、フ
ォトディテクタ５では８、フォトディテクタ６では４と
かなり分割数が多くなってしまう。フォトディテクタ
５、６の受光領域の分割が増えると、フォトディテクタ
にいわゆるキャリアクロストークが起こりやすくなり、
特に、エピタキシャル膜の厚い高感度フォトディテクタ
では顕著となり、フォトディテクタの高速化に不利であ
るという不利益が存在する。また、受光領域の分割が増
えると、図２３に示したような回路の構成が複雑かつ大
規模となり、各受光領域の検出した受光量を増幅するア
ンプの数も増大するため、半導体集積回路基板４の小型
化が困難になるという不利益も存在する。
【００１６】本発明は、上述した不利益を解消すべくな
されたものであって、受光素子の分割数を低減でき、フ
ォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成す
る回路構成を簡素化でき、受光素子が形成された半導体
集積回路基板の小型化が可能な集積化受発光装置を提供
することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ピットが複数
形成される記録媒体に対し光を照射し、当該記録媒体上
に集光された光の前記ピットによる変調を受けた反射光
を受光し、この反射光の情報に基づいて前記記録媒体上
に集光された光のフォーカス状態およびトラックキング
状態を検出する集積化受発光装置であって、基板上に形
成され、それぞれの受光領域が複数に分割された第１お
よび第２の受光素子と、前記基板上に設けられ所定の方
向に光を出射する発光素子と、前記受光素子上に設けら
れ、前記発光素子から入射される光を前記記録媒体に向
けて出射し、前記記録媒体からの反射光を前記第１の受
光素子に集光させ、当該第１の受光素子において反射し
た反射光を所定の光路で前記第２の受光素子の集光する
光分離手段とを有し、前記第１の受光素子の各受光領域
の受光量情報のみから前記トラッキング状態を検出し、
前記第２の受光素子の各受光領域の受光量情報のみから
前記フォーカス状態を検出することを特徴とする。
【００１８】本発明では、第１の受光素子および第２の
受光素子の受光量情報をそれぞれトラッキング状態とフ
ォーカス状態を検出するのに使用する。このため、第１
および第２の受光素子の受光領域がトラッキング状態と
フォーカス状態を検出するために、重複して分割する必
要がなく、各受光素子の受光領域の分割数が抑制され
る。すなわち、第１の受光素子では受光領域をトラッキ
ング状態を検出するための最少限の分割数とすることが
でき、第２の受光素子では受光領域をフォーカス状態を
検出するための最少限の分割数とすることができる。こ
の結果、トラッキング状態とフォーカス状態を検出する
ための構成が簡素化される。
【００１９】前記第１の受光素子の受光領域は、前記基
板の長手方向および短手方向に直交する方向に４分割さ
れている。また、前記トラッキング状態を、前記４分割
された受光領域のうち、互いに対角な位置にある各受光
領域間の受光量の差をそれぞれ算出する位相比較回路
と、前記位相比較回路で算出された各受光量差を加算す
る加算回路とにより検出する。
【００２０】このような構成では、第１の受光素子の受
光領域をこのように分割することにより、トラッキング
状態は、いわゆるＤＰＤ(Differential Phase Detectio
n)法( 位相差法) によって検出することができる。
【００２１】前記第２の受光素子の受光領域は、前記基
板の長手方向および短手方向に直交する方向に沿わず、
かつ互いに交差する２方向に４分割されている。また、
前記フォーカス状態を、前記４分割された受光領域のう
ち、対角な位置にある各領域の受光量の和をそれぞれ算
出する加算回路と、前記各受光量の間の差を算出する減
算回路とによって検出する。
【００２２】この構成では、第２の受光素子の受光領域
をこのように分割することにより、フォーカス状態を、
いわゆる非点収差法によって検出することができる。
【００２３】前記第２の受光素子の受光領域は、２分割
されている。また、前記フォーカス状態を、前記２分割
された各受光領域の受光量の差を算出する減算回路によ
って検出する。さらに、前記光分離手段は、前記発光素
子から入射される光を前記記録媒体に向けて反射し、当
該記録媒体からの反射光を透過するスプリッタ面と、前
記２分割された受光領域の分割線に対応する境界線を境
界として形成された、前記ビームスプリッタ面を通じて
前記第１の受光素子に集光された光の反射光を反射する
反射面および反射させない非反射面とを有する。
【００２４】このような構成では、第２の受光素子の受
光領域をこのように分割することにより、フォーカス状
態を、いわゆる、ナイフエッジ法によって検出すること
ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。第１実施形態 図１は、本発明が適用される光学ピックアップの構成の
一例を示す図であり、図２および図３は、本発明の集積
化受発光装置としてのレーザカプラの一実施形態を示す
説明図であって、図２は斜視図であり、図３はプリズム
付近を拡大した斜視図である。なお、図１に示す光学ピ
ックアップは、光ディスク１に対向して配置された対物
レンズ２と、レーザーカプラ３とから構成されており、
本実施形態に係る集積化受発光装置としてのレーザカプ
ラ３の基本構成は、図１９および図２０において説明し
たレーザカプラ３と同様であり、同一の構成要素につい
ては同一符号をもって説明する。
【００２６】図２において、半導体集積回路基板４に
は、第１の受光素子としてのフォトディテクタ５および
第２の受光素子としてのフォトディテクタ６が所定の距
離離間して形成されている。半導体集積回路基板４のフ
ォトディテクタ５および６の形成領域上には、光分離手
段としてのプリズム８が搭載されている。半導体集積回
路基板４上のプリズムと相対する領域には、フォトダイ
オード１１が搭載されており、このフォトダイオード１
１には、モニタ用フォトディテクタ１２が形成されてい
るとともに、フォトダイオード１１上には発光素子とし
てのレーザダイオード１０が搭載されている。
【００２７】レーザダイオード１０は、プリズム８のビ
ームスプリッタ面８ａに向けてレーザ光Ｌを出射する。
なお、レーザダイオード１０の出力は、ＡＰＣによって
一定になるように制御されている。
【００２８】プリズム８は、光を透過する材料から形成
された、たとえば、七面体からなる。また、七面体の各
面のうち、レーザダイオード１０のレーザ光の出射方向
に対向する４５度に傾斜した面には、ビームスプリッタ
膜が形成されてビームスプリッタ面８ａとなっている。
ビームスプリッタ面８ａは、レーザダイオード１０から
入射されるレーザ光Ｌを光ディスク１に向けて反射し、
光ディスク１からの反射光をプリズム内に誘導する。プ
リズム８の上面には、高反射膜が形成されて反射面８ｂ
となっている。反射面８ｂは、ビームスプリッタ面８ａ
を通じて入射した光ディスク１からの反射光がフォトデ
ィテクタ５において反射し、この反射光をフォトディテ
クタ６に向けてさらに反射させるために設けられてい
る。
【００２９】プリズム８は、ビームスプリッタ面８ａを
透過する光ディスク１からの反射光を屈折させて、フォ
トディテクタ５に集光させ、フォトディテクタ５におい
て反射した反射光を、反射面８ｂにおいて反射してフォ
トディテクタ６の受光面に導く。この際、フォトディテ
クタ６の受光面は、ビームスプリッタ面８ａが反射光に
対して斜面の関係になるため、反射光に非点収差が生
じ、反射光の半導体集積回路基板４の長手方向に対する
焦点と短手方向の焦点が一致しなくなるために、反射光
の半導体集積回路基板４の長手方向に対する焦点と短手
方向の焦点との間にフォトディテクタ６の受光面が位置
するよう形成する。このように構成することにより、非
点収差法によりフォーカスエラー検出が可能となる。
【００３０】フォトディテクタ５は、図３に示すよう
に、矩形状の受光領域を有し、この受光領域がトラック
方向およびこれに直交する方向で４つの受光領域ａ〜ｄ
に略均等に分割されている。フォトディテクタ６は、矩
形状の受光領域を有し、トラック方向およびトラック方
向に直交する方向のいずれにもに沿わず、かつ互いに交
差する２方向に略均等に４分割されている。
【００３１】ここで、図４は、上記構成のレーザカプラ
のフォトディテクタ５および６に形成されるレーザ光ス
ポットの形状を示す説明図であって、（ａ）は光ディス
ク１のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが近
すぎる状態を示しており、（ｂ）は光ディスク１のピッ
トが形成された信号面に対物レンズ２の焦点が一致して
いる状態を示しており、（ｃ）は光ディスク１のピット
が形成された信号面と対物レンズ２とが遠すぎる状態を
示している。
【００３２】光ディスク１のピットが形成された信号面
に対物レンズ２の焦点が一致している状態では、図４
（ｂ）に示すように、フォトディテクタ５に形成される
スポットＳは、比較的大きな楕円形となるように設定さ
れている。一方、フォトディテクタ６に形成されるスポ
ットＳが略円形となるように設定されている。そして、
図４（ａ）に示すように、光ディスク１のピットが形成
された信号面と対物レンズ２とが近すぎる場合には、プ
リズム８の作用によって、フォトディテクタ５に集光す
るスポットＳは、図４（ｂ）に示す状態よりもさらに大
きな円形となり、フォトディテクタ６に集光するスポッ
トＳは、非点収差によってトラック方向に長い楕円形と
なる。また、図４（ｃ）に示すように、光ディスク１の
ピットが形成された信号面と対物レンズが遠すぎる場合
には、フォトディテクタ５に形成されるスポットＳの形
状は、図４（ｂ）に示す状態よりも小さな楕円形とな
り、また、フォトディテクタ６に形成されるスポットＳ
は、非点収差によってトラック方向に直交する方向に長
い楕円形状となる。
【００３３】本実施形態に係るレーザカプラでは、トラ
ッキングエラー信号ＴＥをいわゆるＤＰＤ法（位相差
法）によって検出する。具体的には、フォトディテクタ
５の各受光領域ａ〜ｄの各受光量をＭａ〜Ｍｄとする
と、図５に示すように、それぞれ、ａとｂ、ｄとｃの位
相（強度変化の位相）を位相比較器、ｃｏｍｐ１、ｃｏ
ｍｐ２で比較し、それらの位相差を加算器ａｄｄ２３で
加算することにより、トラッキングエラーＴＥが得られ
る。
【００３４】すなわち、対角位置にあるａ，ｄおよび
ｂ，ｃの各受光量和（Ｍａ＋Ｍｄ）と（Ｍｂ＋Ｍｃ）と
は、オントラック時には略等しくなるが、デトラック時
には位相差が生じる。また、この位相差の極性は逆方向
にデトラックすると反転する。これによって、トラッキ
ングエラー信号ＴＥを生成することができる。この回路
は、たとえば、半導体集積回路基板４に形成される。
【００３５】一方、本実施形態に係るレーザカプラで
は、フォーカスエラー信号ＦＥを、いわゆる非点収差法
によって検出する。具体的には、フォトディテクタ６の
検出する受光量から次式（６）によってフォーカスエラ
ー信号ＦＥを生成する。なお、フォトディテクタ６の各
受光領域ｉ〜ｌの各受光量をＭｉ〜Ｍｌとする。
【００３６】 ＦＥ＝（Ｍｉ＋Ｍｋ）−（Ｍｌ＋Ｍｊ） …（６）
【００３７】すなわち、対角位置にあるｉ，ｋおよび
ｊ，ｌの各受光量和（Ｍｉ＋Ｍｋ）と（Ｍｊ＋Ｍｌ）と
は、ジャストフォーカス時には略等しくなるが、デフォ
ーカス時には光量差が生じる。また、この光量差の極性
は逆方向にデフォーカスすると反転する。これによっ
て、フォーカスエラー信号ＦＥを生成することができ
る。ここで、図６は、式（６）を実行する回路を示して
おり、加算器２５および２６と減算器２７とを有する。
この回路は、たとえば、半導体集積回路基板４に形成さ
れる。
【００３８】以上のように、本実施形態に係るレーザカ
プラでは、トラッキングエラー信号ＴＥをフォトディテ
クタ５の受光量情報からＤＰＤ法によって生成し、フォ
ーカスエラー信号ＦＥをフォトディテクタ６の受光量情
報から非点収差法によって生成する。このため、たとえ
ば、図２２、図２３において説明したように、フォトデ
ィテクタ５，６の双方の情報を使用してそれぞれトラッ
キングエラー信号ＴＥおよびフォーカスエラー信号ＦＥ
を生成する構成と比較して、フォトディテクタ５，６の
分割数を減少させることが可能となる。この結果、トラ
ッキングエラー信号ＴＥおよびフォーカスエラー信号Ｆ
Ｅを生成するための回路を構成を簡素化することができ
る。また、本実施形態では、一つのスポットＳでトラッ
キングエラー信号ＴＥおよびフォーカスエラー信号ＦＥ
を生成することができるので、グレーティング等を必要
とせず、レーザカプラの構成を単純化できる。
【００３９】また、本実施形態では、半導体集積回路基
板４の長手方向の焦点と短手方向の焦点との間にフォト
ディテクタ６の受光面を位置するようにしている。な
お、このような構成は、たとえば、プリズム８とレーザ
ダイオード１０との距離を調整することにより実現する
ことができる。このため、フォトディテクタ５に集光さ
れるスポットＳが、たとえば、図４と図２４とに示した
ものと比較すると、相対的にスポットＳが大きくなる。
そのため、以下のような特徴を有する。
【００４０】たとえば、フォトダイオード１１上に搭載
されたレーザダイオード１０（の発光点高さ位置）は、
半導体集積回路基板４への組付け精度によって、図７に
示すように、上下方向に変化する可能性がある。レーザ
ダイオード１０の上下方向の位置がずれると、たとえ
ば、図８に示すようにフォトディテクタ５に形成される
スポットＳの位置も移動する。図８（ａ）はレーザダイ
オード１０の半導体集積回路基板４に対する高さ位置が
最適な場合であり、図８（ｂ）はレーザダイオード１０
の半導体集積回路基板４に対する高さ位置が所定位置よ
りも高い場合である。図８（ｂ）に示すように、フォト
ディテクタ５に形成されるスポットＳの位置は、トラッ
ク方向に移動する。
【００４１】一方、図１９に示したレーザカプラでは、
半導体集積回路基板４の短手方向の焦点位置をプリズム
８の上面に設定し、長手方向の焦点位置をフォトディテ
クタ５上に設定している。このため、フォトディテクタ
５に形成されるスポットＳの大きさは、図８の場合に比
較して小さく形成される。このため、図９に示すよう
に、レーザダイオード１０の高さ位置の変化に対して、
（ａ）に示す正常位置から（ｂ）に示す位置に容易に移
動する。（ｂ）に示す位置にスポットＳが移動すると、
トラッキングエラー信号の検出が不可能になる。一方、
本実施形態の場合には、同条件下では、スポットＳが大
きいので、トラッキングエラー信号の検出可能な範囲は
比較的広い。
【００４２】以上のように、本実施形態によれば、フォ
トディテクタ５に形成されるスポットＳの大きさが比較
的大きいため、レーザカプラの組み立て時におけるレー
ザダイオード１０の高さ方向の位置精度公差を緩和でき
る。
【００４３】第２実施形態 図１０は、本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラの他の実施形態を示す説明図であって、プリズム付
近を拡大した斜視図である。なお、本実施形態に係る集
積化受発光装置の基本構成は、図２および図３において
説明したレーザカプラと同様であり、同一の構成要素に
ついては同一符号をもって説明する。
【００４４】図１０に示すレーザカプラにおいて、上述
した第１の実施形態と異なる点は、フォトディテクタ６
がトラック方向に沿って略均等に受光領域ｉおよびｊに
２分割されているとともに、プリズム８の上面が反射面
８ｂと非反射面８ｃとなっている点である。
【００４５】プリズム８の上面に形成された非反射面８
ｃは、透過膜あるいは吸収膜から形成されており、プリ
ズム８の上面に集光されるフォトディテクタ５からの反
射光は、反射面８ｂと非反射面８ｃとの境界線を跨ぐよ
うに形成される。このため、光ディスク１からの反射光
のうち、反射面８ｂに入射した光がフォトディテクタ６
で反射することになる。また、光ディスク１からの反射
光の半導体集積回路基板４の短手方向の焦点は、フォト
ディテクタ６の受光面に設定されている。
【００４６】図１１は、上記構成のレーザカプラのフォ
トディテクタ５および６に形成されるレーザ光スポット
Ｓの形状を示す説明図であって、（ａ）は光ディスク１
のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが近すぎ
る状態を示しており、（ｂ）は光ディスク１のピットが
形成された信号面に対物レンズ２の焦点が一致している
状態を示しており、（ｃ）は光ディスク１のピットが形
成された信号面と対物レンズ２とが遠すぎる状態を示し
ている。
【００４７】図１１（ｂ）に示すように、光ディスク１
のピットが形成された信号面に対物レンズ２の焦点が一
致している状態では、スポットＳはフォトディテクタ６
の分割線方向に沿った線状のスポット形状、すなわち、
短手方向に焦点があっており、長手方向は焦点が合って
いない状態となるように設定されている。また、光ディ
スク１のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが
近すぎる状態では、フォトディテクタ６の受光領域ｊの
みに半楕円状のスポットが形成される。また、光ディス
ク１のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが遠
すぎる状態では、フォトディテクタ６の受光領域ｉのみ
に半楕円状のスポットが形成される。
【００４８】本実施形態に係るレーザカプラでは、トラ
ッキングエラー信号ＴＥを上述した第１の実施形態と同
様に、ＤＰＤ法（位相差法）によって検出する。一方、
本実施形態に係るレーザカプラでは、フォーカスエラー
信号ＦＥを、いわゆるナイフエッジ法によって検出す
る。具体的には、フォトディテクタ６の検出する受光量
から次式（７）によってフォーカスエラー信号ＦＥを生
成する。なお、フォトディテクタ６の各受光領域ｉ，ｊ
の各受光量をＭｉ，Ｍｊとする。
【００４９】 ＦＥ＝ Ｍｉ−Ｍｊ …（７）
【００５０】すなわち、受光領域ｉおよびｊの受光量
は、ジャストフォーカス時には略等しくなるが、デフォ
ーカス時には受光領域ｉおよびｊの一方の受光量のみが
増加する。また、極性は逆方向にデフォーカスすると反
転する。これによって、フォーカスエラー信号ＦＥを生
成することができる。ここで、図１２は、式（７）を実
行する回路を示しており、減算器３１によってフォトデ
ィテクタ６の受光領域ｉ，ｊの受光量差を算出する。こ
の回路は、たとえば、半導体集積回路基板４に形成され
る。
【００５１】以上のように、本実施形態に係るレーザカ
プラでは、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏す
ることに加えて、フォーカスエラー信号ＦＥをナイフエ
ッジ法によって生成するため、フォトディテクタ６の受
光領域をｉおよびｊの２分割とすることができ、さらな
る分割数の削減が可能になる。
【００５２】第３実施形態 図１３は、本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラのさらに他の実施形態を示す説明図であって、プリ
ズム付近を拡大した斜視図である。なお、本実施形態に
係るレーザカプラの基本構成は、図２および図３におい
て説明したレーザカプラと同様であり、同一の構成要素
については同一符号をもって説明する。
【００５３】図１３に示すように、本実施形態のレーザ
カプラと上述の第２実施形態に係るレーザカプラとの異
なる点は、本実施形態では、フォトディテクタ６の分割
方向がトラック方向に直交する方向に受光領域ｉ、ｊに
略均等に分割されるとともに、プリズム８の反射面８ｂ
および非反射面８ｃの形成方向が異なる点である。ま
た、光ディスク１からの反射光の半導体集積回路基板４
の長手方向の焦点が、フォトディテクタ６の受光面に設
定されている。
【００５４】本実施形態では、第２実施形態と同様に、
トラッキングエラー信号ＴＥをＤＰＤ法（位相差法）に
よって検出し、フォーカスエラー信号ＦＥをナイフエッ
ジ法によって検出する。
【００５５】図１４は、上記構成のレーザカプラのフォ
トディテクタ５および６に形成されるレーザ光スポット
Ｓの形状を示す説明図であって、（ａ）は光ディスク１
のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが近すぎ
る状態を示しており、（ｂ）は光ディスク１のピットが
形成された信号面に対物レンズ２の焦点が一致している
状態を示しており、（ｃ）は光ディスク１のピットが形
成された信号面と対物レンズ２とが遠すぎる状態を示し
ている。
【００５６】図１４（ｂ）に示すように、光ディスク１
のピットが形成された信号面に対物レンズ２の焦点が一
致している状態では、スポットＳはフォトディテクタ６
の分割線方向に沿った線状のスポット形状、すなわち、
長手方向に焦点があっており、短手方向は焦点が合って
いない状態となるように設定されている。また、図１４
（ａ）に示すように、光ディスク１のピットが形成され
た信号面と対物レンズ２とが近すぎる状態では、フォト
ディテクタ６の受光領域ｊのみに半楕円状のスポットが
形成される。また、図１４（ｃ）に示すように、光ディ
スク１のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが
遠すぎる状態では、フォトディテクタ６の受光領域ｉの
みに半楕円状のスポットが形成される。
【００５７】第４実施形態 図１５は、本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラのさらに他の実施形態を示す説明図であって、プリ
ズム付近を拡大した斜視図である。なお、本実施形態に
係るレーザカプラの基本構成は、図２および図３におい
て説明したレーザカプラと同様であり、同一の構成要素
については同一符号をもって説明する。
【００５８】本実施形態に係るレーザカプラは、構成に
ついては、上述した第２の実施形態に係るレーザカプラ
と全く同様である。第２の実施形態に係るレーザカプラ
と異なるのは、光ディスク１からの反射光の短手方向の
焦点が、プリズム８の上面である反射面８ｂと非反射面
８ｃとの境界線付近の反射面８ｂ側に位置するように設
定されている点である。
【００５９】本実施形態では、フォトディテクタ６に形
成されるスポットＳは、図１６に示すようになる。光デ
ィスク１のピットが形成された信号面に対物レンズ２の
焦点が一致している状態では、プリズム８の上面の反射
部と非反射部の境界直近の反射部において、境界線の方
向に線状のスポット形状となるように設定される。この
場合、図１６（ｂ）に示すようにスポットＳはフォトデ
ィデクタ６の分割線方向に直交する方向に長い線状にな
る。また、図１６（ａ）および（ｃ）に示すように、光
ディスク１のピットが形成された信号面と対物レンズ２
とが近すぎる状態では、フォトディテクタ６の受光領域
ｉのみに半楕円状のスポットが形成され、光ディスク１
のピットが形成された信号面と対物レンズ２とが遠すぎ
る状態では、フォトディテクタ６の受光領域ｊのみに半
楕円状のスポットが形成され上述の第２実施形態とは逆
となる。
【００６０】
【発明の効果】本発明によれば、フォーカスエラー信号
生成用の受光素子およびトラッキングエラー信号生成用
の受光素子を設けたことにより、各々の受光素子の分割
数を低減でき、フォーカスエラー信号やトラッキングエ
ラー信号を生成する回路構成を簡素化することができ
る。この結果、受光素子が形成された半導体集積回路基
板のさらなる小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される光学ピックアップの一例を
示す構成図である。
【図２】本発明の集積化受発光装置としてのレーザカプ
ラの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図１に示すレーザカプラのプリズム付近を拡大
した斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係るレーザカプラのフォトデ
ィテクタ５および６に形成されるレーザ光スポットの形
状を示す説明図である。
【図５】ＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号を算出
する回路の一例を示す説明図である。
【図６】非点収差法によるフォーカスエラー信号を算出
する回路の一例を示す説明図である。
【図７】レーザダイオードの発光点高さ位置の変動によ
るフォトディテクタへのスポットの形成位置の移動の原
理を示す説明図である。
【図８】第１の実施形態に係るレーザカプラにおけるレ
ーザダイオードの発光点高さ位置の変動によるフォトデ
ィテクタへのスポットの形成位置の移動のようすを示す
説明図である。
【図９】図１９に示すレーザカプラにおけるレーザダイ
オードの発光点高さ位置の変動によるフォトディテクタ
へのスポットの形成位置の移動のようすを示す説明図で
ある。
【図１０】本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラの第２の実施形態を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態に係るレーザカプラのフォト
ディテクタ５および６に形成されるレーザ光スポットの
形状を示す説明図である。
【図１２】ナイフエッジ法によるフォーカスエラー信号
の生成のための回路の一例を示す説明図である。
【図１３】本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラの第３の実施形態を示す斜視図である。
【図１４】第３の実施形態に係るレーザカプラのフォト
ディテクタ５および６に形成されるレーザ光スポットの
形状を示す説明図である。
【図１５】本発明の集積化受発光装置としてのレーザカ
プラの第４の実施形態を示す斜視図である。
【図１６】第４の実施形態に係るレーザカプラのフォト
ディテクタ５および６に形成されるレーザ光スポットの
形状を示す説明図である。
【図１７】第２の実施形態に係るレーザカプラにおける
レーザダイオードの発光点高さ位置の変動によるフォト
ディテクタへのスポットの形成位置の移動のようすを示
す説明図である。
【図１８】光学ピックアップ装置の構成例を説明するた
めの図である。
【図１９】レーザカプラの構造の一例を示す斜視図であ
る。
【図２０】図１９に示すレーザカプラの断面図である。
【図２１】図１９に示すレーザカプラのフォトディテク
タの形状を示す図である。
【図２２】ＤＰＤ法による従来のフォトディテクタの分
割状態を示す図である。
【図２３】ＤＰＤ法によるトラッキングエラー信号の生
成回路の一例を示す図である。
【図２４】図２２のフォトディテクタに形成されるレー
ザ光スポットの形状を示す説明図である。
【符号の説明】
１…光ディスク、２…対物レンズ、３…レーザカプラ、
４…半導体集積回路基板、５，６…フォトディテクタ、
８…プリズム、１０…レーザダイオード。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ピットが複数形成される記録媒体に対し光
    を照射し、当該記録媒体上に集光された光の前記ピット
    による変調を受けた反射光を受光し、この反射光の情報
    に基づいて前記記録媒体上に集光された光のフォーカス
    状態およびトラックキング状態を検出する集積化受発光
    装置であって、 基板上に形成され、それぞれの受光領域が複数に分割さ
    れた第１および第２の受光素子と、 前記基板上に設けられ所定の方向に光を出射する発光素
    子と、 前記受光素子上に設けられ、前記発光素子から入射され
    る光を前記記録媒体に向けて出射し、前記記録媒体から
    の反射光を前記第１の受光素子に集光させ、当該第１の
    受光素子において反射した反射光を所定の光路で前記第
    ２の受光素子の集光する光分離手段とを有し、 前記第１の受光素子の各受光領域の受光量情報のみから
    前記トラッキング状態を検出し、 前記第２の受光素子の各受光領域の受光量情報のみから
    前記フォーカス状態を検出することを特徴とする集積化
    受発光装置。
  2. 【請求項２】前記第１の受光素子の受光領域は、前記基
    板の長手方向および短手方向に直交する方向に４分割さ
    れている請求項１に記載の集積化受発光装置。
  3. 【請求項３】前記第２の受光素子の受光領域は、前記基
    板の長手方向および短手方向に直交する方向に沿わず、
    かつ互いに交差する２方向に４分割されている請求項２
    に記載の集積化受発光装置。
  4. 【請求項４】前記トラッキング状態を、前記４分割され
    た受光領域のうち、互いに対角な位置にある各受光領域
    間の受光量変化の位相差をそれぞれ算出する位相比較回
    路と、 前記位相比較回路で算出された各受光量差を加算する加
    算回路と、により検出する請求項２に記載の集積化受発
    光装置。
  5. 【請求項５】前記フォーカス状態を、前記４分割された
    受光領域のうち、対角な位置にある各領域の受光量の和
    をそれぞれ算出する加算回路と、 前記各受光量の間の差を算出する減算回路と、により検
    出する請求項３に記載の集積化受発光装置。
  6. 【請求項６】前記第２の受光素子の受光領域は、２分割
    されている請求項２に記載の集積化受発光装置。
  7. 【請求項７】前記第２の受光素子の受光領域は、前記基
    板の長手方向に２分割されている請求項６に記載の集積
    化受発光装置。
  8. 【請求項８】前記第２の受光素子の受光領域は、前記基
    板の短手方向に直交する方向に２分割されている請求項
    ６に記載の集積化受発光装置。
  9. 【請求項９】前記フォーカス状態を、前記２分割された
    各受光領域の受光量の差を算出する減算回路により検出
    する請求項７に記載の集積化受発光装置。
  10. 【請求項１０】前記光分離手段は、前記発光素子から入
    射される光を前記記録媒体に向けて反射し、当該記録媒
    体からの反射光を透過するスプリッタ面と、 前記ビームスプリッタ面を通じて前記第１の受光素子に
    集光された光の反射光を反射して前記第２の受光素子に
    入射させる反射面とを有する請求項３に記載の集積化受
    発光装置。
  11. 【請求項１１】前記光分離手段は、前記発光素子から入
    射される光を前記記録媒体に向けて反射し、当該記録媒
    体からの反射光を透過するスプリッタ面と、 前記２分割された受光領域の分割線に対応する境界線を
    境界として形成された、前記ビームスプリッタ面を通じ
    て前記第１の受光素子に集光された光の反射光を反射す
    る反射面および反射させない非反射面とを有する請求項
    ６に記載の集積化受発光装置。
  12. 【請求項１２】前記光分離手段は、前記基板の第１およ
    び第２の受光素子上に設けられ、光を透過する材料から
    形成された七面体からなり、 前記七面体の前記発光素子の出射方向に対向する面に前
    記スプリッタ面が形成され、 前記七面体の前記基板への搭載面に対向する面に前記反
    射面が形成されている請求項１０に記載の集積化受発光
    装置。
  13. 【請求項１３】前記光分離手段は、前記基板の第１およ
    び第２の受光素子上に設けられ、光を透過する材料から
    形成された七面体からなり、 前記七面体の前記発光素子の出射方向に対向する面に前
    記スプリッタ面が形成され、 前記七面体の前記基板への搭載面に対向する面に前記反
    射面と非反射面とがともに形成されている請求項１１に
    記載の集積化受発光装置。
  14. 【請求項１４】前記フォーカス状態およびトラッキング
    状態を検出する回路が、前記基板に形成されている請求
    項１に記載の集積化受発光装置。
  15. 【請求項１５】ピットが複数形成される記録媒体に対し
    光を照射し、当該記録媒体上に集光された光の前記ピッ
    トによる変調を受けた反射光を受光し、この反射光の情
    報に基づいて前記記録媒体上に集光された光のフォーカ
    ス状態およびトラックキング状態を検出する光学ピック
    アップであって、 基板上に形成され、それぞれの受光領域が複数に分割さ
    れた第１および第２の受光素子と、 前記基板上に設けられ所定の方向に光を出射する発光素
    子と、 前記受光素子上に設けられ、前記発光素子から入射され
    る光を前記記録媒体に向けて出射し、前記記録媒体から
    の反射光を前記第１の受光素子に集光させ、当該第１の
    受光素子において反射した反射光を所定の光路で前記第
    ２の受光素子の集光する光分離手段とを有し、 前記第１の受光素子の各受光領域の受光量情報のみから
    前記トラッキング状態を検出し、 前記第２の受光素子の各受光領域の受光量情報のみから
    前記フォーカス状態を検出することを特徴とする光学ピ
    ックアップ。
  16. 【請求項１６】前記第１の受光素子の受光領域は、前記
    基板の長手方向および短手方向に直交する方向に４分割
    されている請求項１５に記載の光学ピックアップ。
  17. 【請求項１７】前記第２の受光素子の受光領域は、前記
    基板の長手方向および短手方向に直交する方向に沿わ
    ず、かつ互いに交差する２方向に４分割されている請求
    項１６に記載の光学ピックアップ。
  18. 【請求項１８】前記トラッキング状態を、前記４分割さ
    れた受光領域のうち、互いに対角な位置にある各受光領
    域間の受光量変化の位相差をそれぞれ算出する位相比較
    回路と、前記位相比較回路で算出された各受光量差を加
    算する加算回路と、により検出する請求項１６に記載の
    光学ピックアップ。
  19. 【請求項１９】前記フォーカス状態を、前記４分割され
    た受光領域のうち、対角な位置にある各領域の受光量の
    和をそれぞれ算出する加算回路と、 前記各受光量の間の差を算出する減算回路と、により検
    出する請求項１７に記載の光学ピックアップ。
  20. 【請求項２０】前記第２の受光素子の受光領域は、２分
    割されている請求項１６に記載の光学ピックアップ。
  21. 【請求項２１】前記第２の受光素子の受光領域は、前記
    基板の長手方向に２分割されている請求項２０に記載の
    光学ピックアップ。
  22. 【請求項２２】前記第２の受光素子の受光領域は、前記
    基板の短手方向に直交する方向に２分割されている請求
    項２０に記載の光学ピックアップ。
  23. 【請求項２３】前記フォーカス状態を、前記２分割され
    た各受光領域の受光量の差を算出する減算回路により検
    出する請求項２１に記載の光学ピックアップ。
  24. 【請求項２４】前記光分離手段は、前記発光素子から入
    射される光を前記記録媒体に向けて反射し、当該記録媒
    体からの反射光を透過するスプリッタ面と、 前記ビームスプリッタ面を通じて前記第１の受光素子に
    集光された光の反射光を反射して前記第２の受光素子に
    入射させる反射面とを有する請求項１７に記載の光学ピ
    ックアップ。
  25. 【請求項２５】前記光分離手段は、前記発光素子から入
    射される光を前記記録媒体に向けて反射し、当該記録媒
    体からの反射光を透過するスプリッタ面と、 前記２分割された受光領域の分割線に対応する境界線を
    境界として形成された、前記ビームスプリッタ面を通じ
    て前記第１の受光素子に集光された光の反射光を反射す
    る反射面および反射させない非反射面とを有する請求項
    ２０に記載の光学ピックアップ。
  26. 【請求項２６】前記光分離手段は、前記基板の第１およ
    び第２の受光素子上に設けられ、光を透過する材料から
    形成された七面体からなり、 前記七面体の前記発光素子の出射方向に対向する面に前
    記スプリッタ面が形成され、 前記七面体の前記基板への搭載面に対向する面に前記反
    射面が形成されている請求項２４に記載の光学ピックア
    ップ。
  27. 【請求項２７】前記光分離手段は、前記基板の第１およ
    び第２の受光素子上に設けられ、光を透過する材料から
    形成された七面体からなり、 前記七面体の前記発光素子の出射方向に対向する面に前
    記スプリッタ面が形成され、 前記七面体の前記基板への搭載面に対向する面に前記反
    射面と非反射面とがともに形成されている請求項２５に
    記載の光学ピックアップ。
  28. 【請求項２８】前記フォーカス状態およびトラッキング
    状態を検出する回路が、前記基板に形成されている請求
    項１５に記載の光学ピックアップ。
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