【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクや光カード等の情報記録媒体に対して光学的に情報を記録再生する光ピックアップに関し、特に小型集積された光ピックアップに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光ディスクは多量の情報信号を高密度で記録することができるため、オーディオ、ビデオ、コンピュータ等の多くの分野において利用が進められている。また光ディスク用ピックアップ装置に関しても、小型薄型化の要求に対して様々な集積化ピックアップが提案されている。これまでに、既にホログラム素子を利用することにより、光学系の部品点数を削減した光ピックアップ装置が実用化されており、広く普及している。この光ピックアップ装置は、光源、光検出器及びホログラム素子が１つのパッケージに収められており、ホログラムレーザユニットと呼ばれている。
【０００３】
またさらにこれらを一部集積化した従来例として、例えば、特許文献１に、信号検出用受光素子とトラッキング用３ビーム用回折格子とが一体的に形成された受光素子一体型３ビーム用回折格子を備えた光ピックアップが提案されている。この従来例の光ピックアップの原理を図１２から図１４を用いて説明する。
【０００４】
図１２は、従来例の光ピックアップを示す概略構成図である。上記光ピックアップは、半導体レーザ等の光源１、受光素子一体型３ビーム用回折格子２、ホログラム素子３、および集光レンズ４を備えている。そして、上記光ピックアップは、光ディスク５に光を集光するようになっている。
【０００５】
上記ホログラム素子３は、透光性基板の表面に形成された凹凸状の回折素子であり、受光素子一体型３ビーム用回折格子２の３ビーム用回折格子によって３分割されたビームを透過（０次回折）して光ディスク５に導き、光ディスク５から反射された３つの戻り光に対して、これらを回折（１次回折）して、受光素子一体型３ビーム用回折格子２の信号検出用受光素子に集光させている。
【０００６】
上記受光素子一体型３ビーム用回折格子２は、図１３に示すように、ｎ型シリコン（Ｓｉ）基板２２に、信号検出用受光素子部２１および３ビーム用回折格子２４を備えている。上記信号検出用受光素子部２１は、ｐ型領域のフォトダイオードである各光検出部２１ａ〜２１ｃを備えている。また、上記ｎ型シリコン基板２２は、等方性エッチング或いは異方性エッチングにより形成された開口部（光通過領域）２３を有している。また、開口部２３上には、３ビーム用回折格子２４が設けられている。この３ビーム用回折格子２４としては、予め用意した３ビーム用回折格子を当該位置に配置固定したものや、或いは、ｎ型シリコン基板２２上に形成した酸化シリコン膜などの透明膜に格子面を形成したものなどが提案されている。
【０００７】
また、上記受光素子一体型３ビーム用回折格子の別の例として、図１４に示すように、３ビーム用回折格子６２が形成されている透明基板に信号検出用受光素子６３を形成した受光素子一体型３ビーム用回折格子６もある。この受光素子一体型３ビーム用回折格子６では、透明のガラス基板６１においてエッチング等によって３ビーム用回折格子６２が形成された面の裏面に、透明電極であるＩＴＯ膜６４を備え、そのＩＴＯ膜６４上に順次ｐ型ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層６５、ノンドープドａ−Ｓｉ層６６、ｎ型ａ−Ｓｉ層６７、Ａｌ電極６８が形成されている。
【０００８】
これらの構成では、この信号検出用受光素子２４・６３と３ビーム用回折格子２１・６２の位置関係が正しく確保され、光ピックアップの製造段階で両者の位置調整は不要となる。
【０００９】
なお、現在、基板上に薄膜半導体を形成する技術を用いて薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴ）などを作製することにより、上記のような集積回路を基板上に構成することが行われている。薄膜半導体としては、電気的特性の高い結晶性を有するシリコン薄膜を利用すればよいが、一般にそれを得るためには、まず非晶質シリコン膜を形成し、しかる後に加熱によって結晶化させる。しかしながら、加熱による結晶化は、加熱温度が高く加熱時間も長いため基板としてガラス基板を用いることが困難である。そこで、低温プロセスで短時間に非晶質シリコン膜を結晶化させ、結晶粒界で原子レベルの連続性を有し単結晶シリコンに近い高性能を有する連続粒界結晶シリコン（以下ＣＧシリコン）を得る方法が提案されている（特許文献２）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１９２２９３号公報（平成７年（１９９５）７月２８日公開）
【００１１】
【特許文献２】
特開平７−１６１６３４号公報（平成７年（１９９５）６月２３日公開）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような光ピックアップを駆動するためには、半導体レーザや光検出器、さらにフォトディテクタ出力に対するアンプ回路、サーボ信号演算回路、再生信号の情報処理回路、レーザ駆動回路などの集積回路を、別途設ける必要があり、光ピックアップの組立調整など製造上の効率化が図れない、さらに光ピックアップ自体が大型化してしまうという問題がある。
【００１３】
光ディスクからの反射光を分岐回折して光検出器に導くためのホログラム素子と、光源である半導体レーザとの位置調整が容易でないため、光ピックアップの組立調整など製造上の効率化を図れないという問題がある。また、温度変化や経年変化などによって各部品の接着固定位置がずれることにより、記録再生信号及びサーボ信号が劣化する可能性が高い。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたものであり、その目的は、量産性に優れ、且つ小型化された光ピックアップを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ホログラム素子を形成する透明基板上に、低温プロセスを利用して結晶性の高い連続粒界シリコン（ＣＧシリコン）を形成した後、信号検出用受光素子や半導体レーザ光源、アンプ回路をはじめとする電子回路を一体形成するというものである。これにより、レーザ光源、ホログラム素子と光検出器の位置調整が不要で且つその位置関係を正確に確保できるだけでなく、半導体プロセスにより平面基板上に光ピックアップの光学系の構成部品や周辺回路が形成できるため、量産性及び小型集積化に適した光ピックアップを提供することができる。
【００１６】
本発明の光ピックアップは、上記の課題を解決するために、光源と、該光源からの出射光を光記録媒体上に集光させる集光光学系と、前記光記録媒体からの反射光を分離するための回折素子と、該回折素子により分離された反射光を検出する光検出器を備え、光記録媒体に対して情報を記録および／または再生する光ピックアップにおいて、上記光源、回折素子、および光検出器は、１つの透明基板に形成されていることを特徴としている。
【００１７】
上記の構成によれば、上記光源、回折素子、および光検出器は１つの透明基板に形成されているため、小型化した光ピックアップを提供することができる。また、光源、回折素子、および光検出器の位置関係が正確に確保されている（１つの透明基板に固定されている）ため、これら光源、回折素子、および光検出器の位置調整が不要となるとともに、温度変化や経年変化などによる位置ずれを回避することができる。したがって、量産化が可能となるとともに、光検出器における検出の信頼性が高い光ピックアップを提供することができる。さらに、上記のように位置ずれを回避できるため、例えば、記録再生信号、ラジアルおよびフォーカス誤差信号が劣化することがほとんどなく、光ピックアップを長寿命化することができる。
【００１８】
本発明の光ピックアップは、上記の構成に加えて、上記光源は、半導体レーザであり、上記光検出器はフォトダイオードであることが好ましい。
【００１９】
本発明の光ピックアップは、上記の構成に加えて、該光ピックアップを駆動する電子回路部品が、上記透明基板上に形成されていることが好ましい。
【００２０】
上記の構成によれば、さらに、光ピックアップを駆動するための電子回路部品が透明基板上に形成されているので、光ピックアップをより一層小型化することができる。なお、上記電子回路部品には、例えば、光源を駆動するための光源駆動制御回路、光検出器からの出力のための電流−電圧変換アンプ、光検出器からの出力から記録再生信号を生成する波形等価処理回路や２値化回路を含む再生信号生成回路、光検出器からの出力からフォーカス及びラジアル等のサーボ誤差信号を生成するサーボ誤差信号演算生成回路等の周辺回路が挙げられる。
【００２１】
また、前記電子回路部品は、前記透明基板に形成された連続粒界シリコン薄膜に形成されていることが好ましい。
【００２２】
上記の構成によれば、透明基板に連続粒界シリコン薄膜を形成しているので、ＴＦＴ等を含む電子回路部品を容易に透明基板上に形成することができる。したがって、より量産性に優れた光ピックアップを提供することができる。また、各電子回路部品間の配線も同時に形成しておけば、フレキシブルプリント回路による引き回しも最小限に減らすことができ、小型薄型化に有利になる。
【００２３】
本発明の光ピックアップは、上記の構成に加えて、上記光源は、透明基板における回折素子が形成されている面の他方の面に形成されていることが好ましい。さらに、前記光源は、垂直共振器型面発光レーザであってよい。
【００２４】
上記の構成によれば、透明基板を通して、光源からの光を照射することになる。そのため、回折素子との位置関係が正確に確保しやすい構成であり、位置の誤差が少なくなる。従って、より信号検出等の信頼性の高い光ピックアップを提供することができる。
【００２５】
本発明の光ピックアップでは、上記の構成に加えて、上記光源の出射パワーをモニターする受光素子を備えることが好ましい。
【００２６】
上記の構成によれば、受光素子により、光源からの光をモニターすることができる。したがって、受光素子の出力を用いることにより、光源のレーザ出力を制御することができる。
【００２７】
本発明の光ピックアップでは、上記の構成に加えて、前記光源は、記録および／または再生に用いるメイン光源と、サーボ信号を生成するための２つのサブ光源とからなることが好ましい。
【００２８】
上記の構成では、通常用いる回折格子が形成できない場合でも、記録および／または再生に用いるメイン光源と、サーボ信号を生成するための２つのサブ光源とからなっているため、３ビーム法によるラジアルサーボ誤差信号を検出することができる。
【００２９】
本発明の光ピックアップは、上記の構成加えて、上記光源が、半導体レーザであり、上記光検出器はフォトダイオードであり、上記半導体レーザおよびフォトダイオードは、前記透明基板に形成された連続粒界シリコン薄膜から形成されていることが好ましい。
【００３０】
上記の構成によれば、半導体レーザおよびフォトダイオードが連続粒界シリコン薄膜から形成されているので、上記半導体レーザおよびフォトダイオードを、電子回路部品とともに容易に形成することができる。したがって、より量産性に優れた光ピックアップを提供することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３２】
図１に、本実施形態にかかる電子回路を集積化した光ピックアップの概略構成図を示す。図１に示すように、上記光ピックアップは、電子回路一体型ホログラム素子（ホログラム素子）７と、コリメートレンズ８および対物レンズ４を備える集光光学系とを備えている。
【００３３】
上記電子回路一体型ホログラム素子７は、ガラスやプラスチックなどの透明基板７１を備え、該透明基板７１上に半導体レーザ（光源）７３、多分割受光素子（光検出器）７４、ならびに、半導体レーザ７３の駆動回路７５、フォトディテクタ出力に対する電流−電圧変換アンプ（アンプ回路）７６、サーボ誤差信号生成回路（サーボ信号演算回路）７７および記録再生信号の情報処理回路７８等の各電子回路を備えている。また、上記電子回路一体型ホログラム素子７では、透明基板７１の表面（一方の面）にエッチング等により形成された多分割ホログラム（回折素子）７２を備えている。なお、本実施の形態では、上記半導体レーザ７３、光検出器７４、および各電子回路７５〜７８は、上記透明基板７１の裏面（他方の面）に設けられている。つまり、上記電子回路一体型ホログラム素子７は、多分割ホログラム７２を有する透明基板７１に、半導体レーザ７３、多分割受光素子７４、および各電子回路７５〜７８が集積されて一体化された構成となっている。
【００３４】
また、上記半導体レーザ７３は、該半導体レーザ７３からの出射光が上記多分割ホログラム７２、コリメートレンズ８、および対物レンズ４を通過し、光ディスク（光記録媒体）５に照射されるように配置されている。さらに、この光ディスク５に照射された光は反射光となって、対物レンズ４、コリメートレンズ８を順に通過し、多分割ホログラム７２で回折され多分割受光素子７４に照射されるようになっている。したがって、上記多分割受光素子７４は、上記反射光が、照射される位置に配置されている。上記多分割ホログラム７２は、出射光（往路）と反射光（復路）とを分離するようになっている。
【００３５】
また、図２に示すように、多分割ホログラム７２は、光ディスク５の半径方向に対応するｘ方向に延びる分割線により大きく２分割され、接線方向に対応するｙ方向に延びる分割線により片側の半円が２分割されている。つまり、上記多分割ホログラム７２は、半円部７２ａと、１／４円部７２ｂ・７２ｃとからなっている。また、多分割受光素子７４はフォーカス誤差信号検出用の２分割受光領域７４ａ及び７４ｂ、ラジアル誤差信号検出用の受光領域７４ｃ及び７４ｄで構成されている。つまり、本実施の形態においては、ラジアルサーボ誤差信号の検出方法として、３ビーム法を用いている。
【００３６】
次に、上記光ピックアップとしての機能について、図１ないし図３に基づいて説明する。
【００３７】
図１に示すように、光源としての半導体レーザ７３からの出射光は、多分割ホログラム７２を透過（０次回折）した後、コリメートレンズ８により平行光になり、対物レンズ４により光ディスク５上に集光される。光ディスク５で反射された光、即ち戻り光は、上記対物レンズ４、コリメートレンズ８を介して、多分割ホログラム７２に導かれる。そして今度は、多分割ホログラム７２に導かれた戻り光のうち、該多分割ホログラム７２で回折された光（１次回折光）だけを受光素子７４に入射して、各種信号（フォーカス誤差信号ＦＥＳ、ラジアル誤差信号ＲＥＳ、記録再生信号ＲＦ）を生成するように構成されている。
【００３８】
また、図２に示すように、光ディスク５からの戻り光における多分割ホログラム７２の半円部７２ａで回折された１次回折光は、２分割受光領域７４ａ及び７４ｂの分割線上に集光される。また、光ディスク５からの戻り光における多分割ホログラム７２の１／４円部分７２ｂ及び７２ｃで回折された１次回折光は、それぞれ受光領域７４ｃ及び７４ｄに集光される。
【００３９】
この電子回路一体型ホログラム素子７について、図３を用いてさらに詳しく説明する。図２は、電子回路一体型ホログラム素子７に一体に形成されている上記半導体レーザ７３、光検出器７４、および各電子回路７５〜７８のブロック図を示す。
【００４０】
上記半導体レーザ７３は、レーザ駆動制御回路７５により光出力を制御されている。また、上記多分割受光素子７４は、上記反射光を検出して、電流−電圧変換アンプ７６に電流として出力する。そして、電流−電圧変換アンプ７６で電流が電圧に変換され、サーボ誤差信号演算生成回路７７および再生信号生成回路７８に出力される。このサーボ誤差信号演算生成回路７７では、フォーカス及びラジアルサーボ信号が検出される。また、再生信号生成回路７８は、記録再生信号（ＲＦ）の波形等価処理回路や２値化回路を含み、反射光より光ディスク５に記録された情報を再生するようになっている。
【００４１】
ここで、多分割ホログラム７２における各受光領域７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄからの出力をそれぞれＩａ，Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄとすると、フォーカス誤差信号ＦＥＳはナイフエッジ法により、
ＦＥＳ＝Ｉａ−Ｉｂ
の演算で検出できる。またラジアル誤差信号ＲＥＳは、プッシュプル法により、
ＲＥＳ＝Ｉｃ−Ｉｄ
の演算で検出される。また光ディスク５の記録再生信号ＲＦは、
ＲＦ＝Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ＋Ｉｄ
により検出される。
【００４２】
次に、各電子回路部品７５〜７８について図４および図５を用いてより詳細に説明する。
【００４３】
まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明基板７１上に、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法によって非晶質シリコン膜８１を形成する。次いで、透明基板７１上に形成された非晶質シリコン膜８１上に極薄の酸化膜８２を形成する。そして、上記酸化膜８２上に、ニッケル等の触媒元素を調整して添加した酢酸塩溶液等の水溶液８３を滴下し、スピンドライを行なう。
【００４４】
次いで、上記非晶質シリコン膜８１を加熱処理し、さらにレーザ光を照射することによって、図４（ｂ）に示すように、非晶質シリコン膜８１を結晶性シリコン膜（ＣＧシリコン膜）８４に換えることができる。
【００４５】
このように、ＣＧシリコン膜をホログラムを形成した基板に形成すれば、このＣＧシリコン膜をさらに加工して、薄膜トランジスタなどの電子回路部品が形成できる。
【００４６】
ここで、基本的な薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の形成方法（半導体プロセス）の一例を、図５を用いて説明する。
【００４７】
まず、図５（ａ）に示すように、透明基板７１上に、上記で示した方法で作製したＣＧシリコン膜をパターニングして、ＴＦＴの活性層を構成する島状の領域８５を形成する。そして、ゲイト絶縁膜としても機能する酸化シリコン膜８６を上記島状の領域上に形成する。次いで、上記酸化シリコン膜８６上に、電子ビーム蒸着法等によってアルミニウム膜を形成し、このアルミニウム膜をパターニングしてゲイト電極８７を形成する。その後、イオンドーピング法によって、ＴＦＴの島状の領域８５中に、ゲイト電極８７をマスクとしてリンなどの不純物を注入することによりｎ型不純物領域８８ａ、８８ｂを形成する。
【００４８】
さらに、図５（ｂ）に示すように、全面に、プラズマＣＶＤ法等により酸化シリコン膜等の層間絶縁物８９を形成する。そして、該層間絶縁物８９をエッチングして、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールにクロムもしくは窒化チタンなどの配線９０ａ・９０ｂを形成する。
【００４９】
このように、ＣＧシリコン膜を用いると、ガラス基板等の透明基板に直接ＴＦＴなどを含む電子部品を半導体プロセスで作ることができる。また、配線等は、例えばアルミニウム膜を蒸着で形成し、該アルミニウム膜をエッチングすることにより容易に形成することができる。したがって、これを応用すれば、上記に示したレーザ駆動制御回路７５、受光素子からの出力の電流−電圧変換アンプ７６、フォーカス及びラジアルサーボ誤差信号演算生成回路７７、及び、ＲＦ信号の波形等価処理回路や２値化回路を含む再生信号生成回路７８など周辺回路を構成する薄膜集積回路を透明基板７１上に一体で（電子回路一体型ホログラム素子７として）集積化できる。また、上記パターニング、エッチング等は、マスクを用いて行えばよく、これにより各電子部品を位置決めすることができる。つまり、上記半導体プロセスは、フォトマスク等を用いたフォトリソグラフ工程を用いて行うことができる。
【００５０】
次に、本実施の形態にかかる光ピックアップの多分割受光素子７４の一例について図６を用いて説明する。本実施の形態の多分割受光素子７４（各受光素子７４ａ〜７４ｄ）には、透明基板７１の表面に形成されたホログラム７２からの回折光が、透明基板７１を通過して透明基板７１側から入射する。そのため、上記多分割受光素子７４は、受光面が基板側になるように形成されている。
【００５１】
つまり、上記多分割受光素子７４は、図６に示すように、透明基板７１から順にＩＴＯ膜９１、ｐ型アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層９２、ｉ型エピタキシャル成長膜９３、ｎ型ａ−Ｓｉ層９４、Ａｌ電極９５が積層されたＰＩＮ構造フォトダイオードとなっている。このＰＩＮ構造フォトダイオードは、上記層を順に形成することにより容易に製造することができる。なお、透明基板７１上に連続粒界シリコン膜を形成している場合には、この連続粒界シリコン膜を除去して、上記ＰＩＮ構造フォトダイオードを形成してもよい。この場合、必ずしもＩＴＯ膜を形成する必要はない。また、上記多分割受光素子７４としては、ｐｎ接合型のフォトダイオードを用いることもできる。
【００５２】
次に、光源としての半導体レーザ７３の一構成について図７を用いてより詳細に説明する。
【００５３】
本実施の形態の光ピックアップでは、ホログラム７２を形成した透明基板７１の裏面に半導体レーザ７３を設けているため、透明基板７１を通してコリメータレンズ８側に光を出射する必要がある。そのため、半導体レーザ７３としては、例えば、裏面出射型の垂直共振器面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）が適している。
【００５４】
本実施の形態で使用され得る半導体レーザ７３としての裏面出射型の垂直共振器面発光レーザダイオード（ＶＣＳＥＬ）の一般的な断面構造を図７に示す。上記ＶＣＳＥＬは、半導体多層膜型面発光レーザダイオードである。
【００５５】
上記半導体レーザ７３としてのＶＣＳＥＬは、透明基板７１上に、順に、ｎ電極９６、ｎ型基板層９７、ｎ型ＤＢＲ（分布ブラッグ反射）層９８、上部スペーサ層９９、活性層１００、下部スペーサ層１０１、ｐ型ＤＢＲ（分布ブラッグ反射）層１０２、およびｐ電極１０３を積層した構成である。上記ｎ型基板層９７は、例えば、ＧａＡｓなどから形成されている。上記ｎ型ＤＢＲ層９８は、例えばｎ型ＧａＡｓ層９８ａおよびｎ型ＡｌＡｓ層９８ｂを交互に積層して形成されている。上記上部スペーサ層９９は、例えばｎ型ＧａＡｌＡｓなどから形成されている。上記活性層１００は、例えば、ＧａＩｎＡｓなどから形成されている。上記下部スペーサ層１０１は、例えば、ｐ型ＧａＡｌＡｓなどから形成されている。上記ｐ型ＤＢＲ層１０２は、例えば、ｐ型ＡｌＡｓ層１０２ａおよびｐ型ＧａＡｓ層１０２ｂを交互に積層して形成されている。上記の裏面出射型のＶＣＳＥＬは上面（透明基板７１）の方向にレーザを出射することができる。
【００５６】
上記ＶＣＳＥＬに関しては、種々の光ディスクに対して記録再生する波長帯に応じて各層（活性層１００／ｎ型ＤＢＲ層９８・上部スペーサ層９９・下部スペーサ層１０１・ｐ型ＤＢＲ層１０２）の材料を選択すればよく、上記のＧａＩｎＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系に限らず、赤外のＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系、赤色のＧａＩｎＰ／ＧａＡｌＩｎＰ系、青色のＧａＮ／ＧａＡｌＮ系などが挙げられる。
【００５７】
上記のホログラム素子は、透明基板に、半導体レーザ、多分割ホログラム、および多分割受光素子が形成されている構成である。つまり、半導体レーザおよび多分割受光素子等を、多分割ホログラムと一体に形成しているため、小型化することができる。
【００５８】
また、上記ホログラム素子では、半導体レーザ、多分割ホログラムおよび多分割受光素子の位置関係が、透明基板において予め設定されている。そのため、上記半導体レーザ、多分割ホログラムおよび多分割受光素子は、温度変化や経年変化などによってその位置がずれることがほとんどない。さらに、上記光ピックアップは、上記のホログラム素子を備えているので、記録再生信号、ラジアルおよびフォーカス誤差信号が劣化することがほとんどない。
【００５９】
次に、電子回路一体型ホログラム素子７の作製工程の一例について図８に基づいて説明する。
【００６０】
まず、例えば、直径１２０ｍｍの石英ガラス基板等の透明基板１００の表面に、エッチング等により、多分割ホログラム７２を大量に規則的に形成する。また、上記透明基板１００の裏面に、基本的にＣＧシリコン膜を形成した後、半導体レーザ７３と多分割受光素子７４及び周辺回路等の電子部品を、上記で説明した半導体プロセスにより、多分割ホログラム７２の位置に応じて形成する。これにより、透明基板１００に複数の電子回路一体型ホログラム素子７を形成することができる。また、各電子回路一体型ホログラム素子７はマスクの位置精度で位置決めできる。
【００６１】
次いで、透明基板１００に形成した各電子回路一体型ホログラム素子７を分割するカッティングマーク１０１に沿って、ダイシングする。このダイシングにより、１枚の透明基板１００から一度に大量の電子回路一体型ホログラム素子７を作製することができる。
【００６２】
上記の製造方法によれば、各電子回路部品は基本的に半導体プロセスを用いて作製するので、１枚の基板で一度に大量の電子回路一体型ホログラム素子を製造することができる。したがって、上記の製造方法は、量産性に優れている。
【００６３】
また、上記の製造方法では、半導体レーザ、多分割ホログラム及び光検出器等の位置関係が半導体プロセスの位置精度で設置できる。つまり、半導体レーザ、多分割ホログラム及び光検出器等の位置関係が正確に確保することができる。そのため、光ピックアップを製造する際には、これら半導体レーザ、多分割ホログラム及び光検出器等の位置調整が不要になるため量産性を向上させることができる。また、半導体レーザ、多分割ホログラム及び光検出器等が電子回路一体型ホログラム素子に集積されているので、光ピックアップを小型化・薄型化することができる。さらに、半導体レーザ、多分割ホログラム及び光検出器等の位置関係が正確に確保されているので、記録再生信号、ラジアルおよびフォーカス誤差信号が劣化することがほとんどなく、光ピックアップを長寿命化することができる。
【００６４】
また、各電子回路部品も電子回路一体型ホログラム素子に集積されているので、光ピックアップをより一層小型化することができる。さらに、各電子回路部品間の配線も同時に形成することができるため、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：フレキシブルプリント回路）による引き回しも最小限に減らすことができ、小型薄型化に有利になる。
【００６５】
〔実施の形態２〕
以下、本発明の光ピックアップの他の実施形態について、図９を用いて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施の形態では、光ピックアップとしての基本的な構成は同じであり、実施の形態１とは電子回路一体型ホログラム素子の構成が異なっている。
【００６６】
図９に示すように、本実施の形態の電子回路一体型ホログラム素子（ホログラム素子）７ａは、透明基板７１における多分割ホログラム７２が形成されている面（表面）に、半導体レーザ７３のレーザ出射パワーをモニターするための受光素子１２およびその受光素子１２のアンプ回路１３が形成されている構成である。この受光素子１２は、半導体レーザ７３から出射された光ビームのうち、記録および／または再生に利用する領域１４以外の不用な周辺部の光ビーム１５が入射する位置、即ち多分割ホログラム７２の周辺部に形成されている。なお、受光素子１２は透明基板７１の表面の多分割ホログラム７２の回折素子が形成されていない領域に設けられている。
【００６７】
上記の構成によれば、受光素子１２により、半導体レーザ７３からの光を直接モニターすることができる。そして、受光素子１２の出力を用いることにより、半導体レーザ７３のレーザ出力を制御することができる。
【００６８】
〔実施の形態３〕
以下、本発明の光ピックアップのさらに他の実施形態について、図１０および図１１を用いて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１、２にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。なお、本実施の形態では、光ピックアップとしての基本的な構成は同じであり、実施の形態１、２とは電子回路一体型ホログラム素子の構成が異なっている。本実施の形態においては、ラジアルサーボ誤差信号の検出方法として、３ビーム法を用いる場合の構成を示している。
【００６９】
図１０に示すように、本実施の形態にかかる光ピックアップの電子回路一体型ホログラム素子７ｂは、記録および／または再生用のメイン半導体レーザ（メイン光源）７３ｂと、該メイン半導体レーザ７３ｂに隣接するフォーカス誤差信号用のサブ半導体レーザ（サブ光源）７３ｃ・７３ｄとを有する半導体レーザ７３ａを備えている。一般に３ビーム法を適用する場合、レーザ光源からの出射ビームを回折格子を用いて３ビームに分割するが、本実施形態においては、光源である半導体レーザに上記半導体レーザ７３ａを用いており、メイン半導体レーザ７３ｂからのメインビームと、サブ半導体レーザ７３ｃ・７３ｄからのサブビームとからなる３ビームを用いている。なお、上記半導体レーザ７３ａは、メイン半導体レーザ７３ｂを製造するのと、全く同じ工程で他の２つのサブ半導体レーザ７３ｃ・７３ｄを形成することができる。
【００７０】
また、図１１に示すように、本実施の形態にかかる電子一体型ホログラム素子７ｂにおける分割受光素子７４ａは、フォーカス誤差信号検出用の２分割受光領域７４ａ及び７４ｂ、受光領域７４ｃ及び７４ｄに加えて、サブビームを検出する受光領域７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ，７４ｈが付加されている構成である。
【００７１】
上記の構成によれば、サブ半導体レーザ７３ｃから出射された光で光ディスクからの戻り光（反射光）のうち、多分割ホログラム７２の１／４円部７２ｂ及び７２ｃの回折光が、それぞれ受光領域７４ｅ、７４ｇに入射する。また半導体レーザ７３ｄから出射された光については、多分割ホログラム７２の１／４円部７２ｂ及び７２ｃの回折光が、それぞれ受光領域７４ｆ、７４ｈに入射する。
【００７２】
各受光領域７４ｅ、７４ｆ、７４ｇ、７４ｈからの出力をそれぞれＩｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉｈとすると、
ラジアル誤差信号ＲＥＳは、３ビーム法により
ＲＥＳ＝（Ｉｅ＋Ｉｆ）−（Ｉｇ＋Ｉｈ）
の演算で検出できる。なおフォーカスサーボ誤差信号ＦＥＳ及び記録再生信号ＲＦは実施の形態１で説明した演算と同じである。
【００７３】
上記の構成の光ピックアップでは、通常用いる回折格子が形成できない場合でも、記録再生用レーザ７３ｂと、該記録再生用レーザ７３ｂに隣接するサブビーム用レーザ７３ｃ・７３ｄとを有する半導体レーザ７３ａを備えているため、３ビーム法によるラジアルサーボ誤差信号が検出できる。
【００７４】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光ピックアップは、光源、回折素子、および光検出器は、１つの透明基板に形成されている構成である。
【００７６】
上記の構成によれば、上記光源、回折素子、および光検出器は１つの透明基板に形成されているため、小型化した光ピックアップを提供することができる。また、光源、回折素子、および光検出器の位置関係が正確に確保されているため、これら光源、回折素子、および光検出器の位置調整が不要となるとともに、温度変化や経年変化などによる位置ずれを回避することができる。したがって、量産化が可能となるとともに、光検出器における検出の信頼性が高い光ピックアップを提供することができる。
【００７７】
本発明の光ピックアップは、上記光源は、半導体レーザであり、上記光検出器はフォトダイオードであることが好ましい。
【００７８】
また、本発明の光ピックアップは、該光ピックアップを駆動する電子回路部品が、上記透明基板上に形成されていることが好ましい。これにより、光ピックアップをより一層小型化することができる。なお、上記電子回路部品には、例えば、光源を駆動するための光源駆動制御回路、光検出器からの出力のための電流−電圧変換アンプ、光検出器からの出力から記録再生信号を生成する波形等価処理回路や２値化回路を含む再生信号生成回路、光検出器からの出力からフォーカス及びラジアル等のサーボ誤差信号を生成するサーボ誤差信号演算生成回路等の周辺回路が挙げられる。
【００７９】
また、前記電子回路部品は、前記透明基板に形成された連続粒界シリコン薄膜に形成されていることが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、透明基板に連続粒界シリコン薄膜を形成しているので、ＴＦＴ等を含む電子回路部品を容易に透明基板上に形成することができる。したがって、より量産性に優れた光ピックアップを提供することができる。また、各電子回路部品間の配線も同時に形成しておけば、フリップチップ接続による引き回しも最小限に減らすことができ、小型薄型化に有利になる。
【００８１】
本発明の光ピックアップでは、上記光源は、透明基板における回折素子が形成されている面の他方の面に形成されていることが好ましい。さらに、前記半導体レーザは、垂直共振器型面発光レーザであってよい。これにより、回折素子との位置関係を正確に確保しやすい構成であり、位置の誤差が少なくなり、より信号検出等の信頼性の高い光ピックアップを提供することができる。
【００８２】
本発明の光ピックアップは、上記光源の出射パワーをモニターする受光素子を備えることが好ましい。これにより、受光素子により、光源からの光をモニターすることができ、受光素子の出力を用いることによって、光源のレーザ出力を制御することができる。
【００８３】
本発明の光ピックアップは、前記光源が、記録および／または再生に用いるメイン光源と、サーボ信号を生成するための２つのサブ光源とからなることが好ましい。これにより、通常用いる回折格子が形成できない場合でも、３ビーム法によるラジアルサーボ誤差信号を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ピックアップの第１実施形態における光学系を示す概略の構成図である。
【図２】本発明の電子回路一体型ホログラム素子のホログラムおよび受光素子パターンの構成を示す図である。
【図３】本発明の電子回路一体型ホログラム素子のブロック図である。
【図４】透明基板上にＣＧシリコン膜を形成する工程を示す図である。
【図５】透明基板上のＣＧシリコン膜に薄膜トランジスタを形成する工程を示す図である。
【図６】本発明の電子回路一体型ホログラム素子における受光素子の要部の断面図である。
【図７】本発明の電子回路一体型ホログラム素子における半導体レーザの要部の断面図である。
【図８】本発明の電子回路一体型ホログラム素子の量産工程を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２における電子回路一体型ホログラム素子の構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における電子回路一体型ホログラム素子の構造を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例における別の電子回路一体型ホログラム素子のホログラムおよび受光素子パターンの構成を示す図である。
【図１２】従来の光ピックアップの光学系を示す概略の構成図である。
【図１３】従来の光ピックアップにおける受光素子一体型３ビーム用回折格子の上面図および断面図である。
【図１４】従来の光ピックアップにおける別の受光素子一体型３ビーム用回折格子３ビーム用回折格子の要部の断面図である。
【符号の説明】
４ 対物レンズ
５ 光ディスク（光記録媒体）
７ 電子回路一体型ホログラム素子（ホログラム素子）
７１ 透明基板
７２ 多分割ホログラム（回折素子）
７３ 半導体レーザ（光源）
７４ 多分割受光素子（受光素子）
７５ レーザ駆動制御回路（電子回路）
７６ 電流−電圧変換アンプ（電子回路）
７７ サーボ誤差信号生成回路（電子回路）
７８ 記録再生信号処理回路（電子回路）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical pickup that optically records and reproduces information on and from an information recording medium such as an optical disk and an optical card, and particularly to an optical pickup that is compactly integrated.
[0002]
[Prior art]
At present, optical discs are capable of recording a large amount of information signals at high density, and thus are being used in many fields such as audio, video, and computers. Also, with respect to optical disk pickup devices, various integrated pickups have been proposed to meet the demand for smaller and thinner optical disks. Hitherto, an optical pickup device in which the number of parts of an optical system is reduced by using a hologram element has been put to practical use and has been widely used. This optical pickup device includes a light source, a photodetector, and a hologram element in one package, and is called a hologram laser unit.
[0003]
Further, as a conventional example in which these are partially integrated, for example, Patent Document 1 discloses a light-receiving element integrated three-beam diffraction grating in which a signal detection light-receiving element and a tracking three-beam diffraction grating are integrally formed. There has been proposed an optical pickup including The principle of this conventional optical pickup will be described with reference to FIGS.
[0004]
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a conventional optical pickup. The optical pickup includes a light source 1 such as a semiconductor laser, a light-receiving-element-integrated three-beam diffraction grating 2, a hologram element 3, and a condenser lens 4. The optical pickup focuses light on the optical disk 5.
[0005]
The hologram element 3 is a concave-convex diffractive element formed on the surface of a light-transmitting substrate, and transmits a beam divided into three by the three-beam diffraction grating of the light-receiving element-integrated three-beam diffraction grating 2 (0). To the optical disk 5, and diffracts (primary diffraction) the three return lights reflected from the optical disk 5 to receive light for signal detection of the light-receiving element-integrated three-beam diffraction grating 2. The light is focused on the element.
[0006]
As shown in FIG. 13, the light-receiving element-integrated three-beam diffraction grating 2 includes a signal detection light-receiving element portion 21 and a three-beam diffraction grating 24 on an n-type silicon (Si) substrate 22. The signal detection light-receiving element section 21 includes light detection sections 21a to 21c which are photodiodes in a p-type region. Further, the n-type silicon substrate 22 has an opening (light transmission region) 23 formed by isotropic etching or anisotropic etching. A three-beam diffraction grating 24 is provided on the opening 23. As the three-beam diffraction grating 24, a three-beam diffraction grating prepared in advance is arranged and fixed at the position, or a transparent film such as a silicon oxide film formed on the n-type silicon substrate 22 is used. Formed ones have been proposed.
[0007]
As another example of the three-beam diffraction grating integrated with the light-receiving element, as shown in FIG. 14, a light-receiving element in which a signal detection light-receiving element 63 is formed on a transparent substrate on which a three-beam diffraction grating 62 is formed. There is also an integrated three-beam diffraction grating 6. The light-receiving element-integrated three-beam diffraction grating 6 includes an ITO film 64 as a transparent electrode on the back surface of the transparent glass substrate 61 on which the three-beam diffraction grating 62 is formed by etching or the like. A p-type a-Si (amorphous silicon) layer 65, a non-doped a-Si layer 66, an n-type a-Si layer 67, and an Al electrode 68 are sequentially formed on 64.
[0008]
In these configurations, the positional relationship between the signal detection light-receiving elements 24 and 63 and the three-beam diffraction gratings 21 and 62 is correctly ensured, and there is no need to adjust the positions of the two at the stage of manufacturing the optical pickup.
[0009]
At present, the above-described integrated circuit is formed on a substrate by manufacturing a thin film transistor (hereinafter referred to as a TFT) using a technique of forming a thin film semiconductor on a substrate. As the thin film semiconductor, a silicon thin film having high electrical properties and high crystallinity may be used. Generally, an amorphous silicon film is first formed, and then crystallized by heating. However, since crystallization by heating requires a high heating temperature and a long heating time, it is difficult to use a glass substrate as a substrate. Therefore, an amorphous silicon film is crystallized in a short time by a low-temperature process, and a continuous grain boundary crystal silicon (hereinafter referred to as CG silicon) having atomic-level continuity at a crystal grain boundary and having a performance close to that of single crystal silicon is obtained. A method of obtaining the same has been proposed (Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-7-192293 (published on July 28, 1995)
[0011]
[Patent Document 2]
JP-A-7-161634 (published June 23, 1995)
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to drive the above-described optical pickup, integrated circuits such as a semiconductor laser and a photodetector, an amplifier circuit for a photodetector output, a servo signal operation circuit, a reproduction signal information processing circuit, and a laser drive circuit are used. Since it is necessary to provide the optical pickup separately, there is a problem that it is not possible to improve the manufacturing efficiency such as assembling adjustment of the optical pickup and that the optical pickup itself becomes large.
[0013]
It is not easy to adjust the position of the hologram element that branches and diffracts the reflected light from the optical disk to the photodetector and the semiconductor laser that is the light source. There's a problem. In addition, the recording / reproducing signal and the servo signal are likely to be degraded due to the displacement of the adhesive fixing position of each component due to a temperature change, an aging change, or the like.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical pickup which is excellent in mass productivity and is downsized.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The present invention forms a continuous grain boundary silicon (CG silicon) having high crystallinity using a low-temperature process on a transparent substrate on which a hologram element is formed. The first electronic circuit is formed integrally. This eliminates the need to adjust the position of the laser light source, hologram element, and photodetector, and ensures that the positional relationship is accurate. In addition, the components of the optical system of the optical pickup and peripheral circuits are formed on a flat substrate by a semiconductor process. Therefore, an optical pickup suitable for mass production and compact integration can be provided.
[0016]
In order to solve the above problems, an optical pickup according to the present invention separates a light source, a condensing optical system for condensing light emitted from the light source on an optical recording medium, and reflected light from the optical recording medium. And a light detector that detects reflected light separated by the diffraction element, and records and / or reproduces information on an optical recording medium. The photodetector is formed on one transparent substrate.
[0017]
According to the above configuration, since the light source, the diffraction element, and the photodetector are formed on one transparent substrate, a miniaturized optical pickup can be provided. In addition, since the positional relationship between the light source, the diffraction element, and the photodetector is accurately secured (fixed to one transparent substrate), it is unnecessary to adjust the positions of the light source, the diffraction element, and the photodetector. At the same time, it is possible to avoid a positional shift due to a temperature change, a secular change, or the like. Therefore, it is possible to mass-produce, and to provide an optical pickup with high detection reliability in the photodetector. Further, since the displacement can be avoided as described above, for example, the recording / reproducing signal, the radial and the focus error signal hardly deteriorate, and the life of the optical pickup can be extended.
[0018]
In the optical pickup of the present invention, in addition to the above configuration, it is preferable that the light source is a semiconductor laser and the photodetector is a photodiode.
[0019]
In the optical pickup of the present invention, in addition to the above configuration, it is preferable that an electronic circuit component for driving the optical pickup is formed on the transparent substrate.
[0020]
According to the above configuration, since the electronic circuit components for driving the optical pickup are formed on the transparent substrate, the size of the optical pickup can be further reduced. The electronic circuit components include, for example, a light source drive control circuit for driving a light source, a current-voltage conversion amplifier for output from a photodetector, and a recording / reproducing signal generated from an output from a photodetector. Peripheral circuits such as a reproduction signal generation circuit including a waveform equalization processing circuit and a binarization circuit, and a servo error signal operation generation circuit that generates a servo error signal such as focus and radial from an output from a photodetector are exemplified.
[0021]
Preferably, the electronic circuit component is formed on a continuous grain silicon thin film formed on the transparent substrate.
[0022]
According to the above configuration, since the continuous grain silicon thin film is formed on the transparent substrate, electronic circuit components including TFTs and the like can be easily formed on the transparent substrate. Therefore, it is possible to provide an optical pickup which is more excellent in mass productivity. Also, if the wiring between the electronic circuit components is formed at the same time, the routing by the flexible printed circuit can be reduced to a minimum, which is advantageous for miniaturization and thinning.
[0023]
In the optical pickup of the present invention, in addition to the above configuration, the light source is preferably formed on the other surface of the transparent substrate on which the diffraction element is formed. Further, the light source may be a vertical cavity surface emitting laser.
[0024]
According to the above configuration, light from the light source is irradiated through the transparent substrate. Therefore, the configuration is easy to accurately maintain the positional relationship with the diffraction element, and the position error is reduced. Therefore, it is possible to provide an optical pickup having higher reliability such as signal detection.
[0025]
The optical pickup of the present invention preferably includes a light receiving element for monitoring the output power of the light source in addition to the above configuration.
[0026]
According to the above configuration, the light from the light source can be monitored by the light receiving element. Therefore, the laser output of the light source can be controlled by using the output of the light receiving element.
[0027]
In the optical pickup of the present invention, in addition to the above configuration, the light source preferably includes a main light source used for recording and / or reproduction, and two sub light sources for generating a servo signal.
[0028]
In the above-described configuration, even when a diffraction grating that is normally used cannot be formed, the main light source used for recording and / or reproduction and the two sub light sources for generating servo signals are used. An error signal can be detected.
[0029]
In the optical pickup of the present invention, in addition to the above configuration, the light source is a semiconductor laser, the photodetector is a photodiode, and the semiconductor laser and the photodiode are continuous grain boundaries formed on the transparent substrate. It is preferably formed from a silicon thin film.
[0030]
According to the above configuration, since the semiconductor laser and the photodiode are formed from the continuous grain silicon thin film, the semiconductor laser and the photodiode can be easily formed together with the electronic circuit component. Therefore, it is possible to provide an optical pickup which is more excellent in mass productivity.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an optical pickup in which an electronic circuit according to the present embodiment is integrated. As shown in FIG. 1, the optical pickup includes a hologram element (hologram element) 7 integrated with an electronic circuit, and a condensing optical system including a collimator lens 8 and an objective lens 4.
[0033]
The electronic circuit integrated hologram element 7 includes a transparent substrate 71 such as glass or plastic, on which a semiconductor laser (light source) 73, a multi-segmented light receiving element (photodetector) 74, and a semiconductor laser 73. , A current-voltage conversion amplifier (amplifier circuit) 76 for a photodetector output, a servo error signal generation circuit (servo signal operation circuit) 77, and an information processing circuit 78 for recording / reproducing signals. In addition, the electronic circuit integrated hologram element 7 includes a multi-segmented hologram (diffraction element) 72 formed on the surface (one surface) of the transparent substrate 71 by etching or the like. In the present embodiment, the semiconductor laser 73, the photodetector 74, and the electronic circuits 75 to 78 are provided on the back surface (the other surface) of the transparent substrate 71. That is, the electronic circuit integrated hologram element 7 has a configuration in which the semiconductor laser 73, the multi-division light receiving element 74, and the electronic circuits 75 to 78 are integrated on a transparent substrate 71 having the multi-division hologram 72. Has become.
[0034]
The semiconductor laser 73 is arranged such that light emitted from the semiconductor laser 73 passes through the multi-segmented hologram 72, the collimating lens 8, and the objective lens 4, and irradiates the optical disk (optical recording medium) 5. ing. Further, the light applied to the optical disc 5 becomes reflected light, passes through the objective lens 4 and the collimator lens 8 in order, is diffracted by the multi-segment hologram 72, and is applied to the multi-segment light receiving element 74. . Therefore, the multi-segment light receiving element 74 is arranged at a position where the reflected light is irradiated. The multi-segmented hologram 72 separates outgoing light (outgoing path) and reflected light (incoming path).
[0035]
As shown in FIG. 2, the multi-segmented hologram 72 is largely divided into two by a dividing line extending in the x direction corresponding to the radial direction of the optical disk 5, and a half on one side is divided by a dividing line extending in the y direction corresponding to the tangential direction. The circle is divided into two. That is, the multi-segment hologram 72 includes a semicircular portion 72a and quarter circular portions 72b and 72c. The multi-divided light receiving element 74 includes two divided light receiving areas 74a and 74b for detecting a focus error signal and light receiving areas 74c and 74d for detecting a radial error signal. That is, in the present embodiment, the three-beam method is used as a method for detecting the radial servo error signal.
[0036]
Next, the function as the optical pickup will be described with reference to FIGS.
[0037]
As shown in FIG. 1, the emitted light from a semiconductor laser 73 as a light source passes through a multi-segment hologram 72 (zero-order diffraction), is converted into parallel light by a collimating lens 8, and is converted onto an optical disk 5 by an objective lens 4. It is collected. The light reflected from the optical disk 5, that is, the return light, is guided to the multi-segmented hologram 72 via the objective lens 4 and the collimating lens 8. This time, of the return light guided to the multi-segment hologram 72, only the light (first-order diffracted light) diffracted by the multi-segment hologram 72 is incident on the light receiving element 74, and various signals (focus error signals FES, It is configured to generate a radial error signal RES and a recording / reproducing signal RF).
[0038]
Further, as shown in FIG. 2, the first-order diffracted light of the return light from the optical disk 5 diffracted by the semicircular portion 72a of the multi-segmented hologram 72 is focused on the dividing lines of the two-divided light receiving regions 74a and 74b. The first-order diffracted light of the return light from the optical disk 5 diffracted by the quarter-circle portions 72b and 72c of the multi-segment hologram 72 is focused on the light receiving regions 74c and 74d, respectively.
[0039]
The electronic circuit integrated hologram element 7 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 shows a block diagram of the semiconductor laser 73, the photodetector 74, and the electronic circuits 75 to 78 formed integrally with the electronic circuit integrated hologram element 7.
[0040]
The light output of the semiconductor laser 73 is controlled by a laser drive control circuit 75. Further, the multi-segment light receiving element 74 detects the reflected light and outputs the reflected light to the current-voltage conversion amplifier 76 as a current. Then, the current is converted into a voltage by the current-voltage conversion amplifier 76 and output to the servo error signal calculation generation circuit 77 and the reproduction signal generation circuit 78. The servo error signal calculation and generation circuit 77 detects focus and radial servo signals. The reproduction signal generation circuit 78 includes a waveform equalization processing circuit and a binarization circuit for a recording / reproduction signal (RF), and reproduces information recorded on the optical disk 5 from reflected light.
[0041]
Here, assuming that outputs from the respective light receiving regions 74a, 74b, 74c, 74d in the multi-segmented hologram 72 are Ia, Ib, Ic, Id, respectively, the focus error signal FES is obtained by the knife edge method.
FES = Ia-Ib
Can be detected. The radial error signal RES is obtained by a push-pull method.
RES = Ic-Id
Is detected by the calculation of The recording / reproducing signal RF of the optical disk 5 is
RF = Ia + Ib + Ic + Id
Is detected by
[0042]
Next, each of the electronic circuit components 75 to 78 will be described in more detail with reference to FIGS.
[0043]
First, as shown in FIG. 4A, an amorphous silicon film 81 is formed on a transparent substrate 71 such as a glass substrate by a plasma CVD method or an LPCVD method. Next, an extremely thin oxide film 82 is formed on the amorphous silicon film 81 formed on the transparent substrate 71. Then, on the oxide film 82, an aqueous solution 83 such as an acetate solution to which a catalyst element such as nickel is adjusted and added is dropped, and spin drying is performed.
[0044]
Then, the amorphous silicon film 81 is subjected to a heat treatment and further irradiated with a laser beam, so that the amorphous silicon film 81 becomes a crystalline silicon film (CG silicon film) 84 as shown in FIG. Can be replaced with
[0045]
If the CG silicon film is formed on the substrate on which the hologram is formed, the CG silicon film can be further processed to form an electronic circuit component such as a thin film transistor.
[0046]
Here, an example of a basic method of forming a thin film transistor (TFT) (semiconductor process) will be described with reference to FIGS.
[0047]
First, as shown in FIG. 5A, the CG silicon film formed by the above-described method is patterned on the transparent substrate 71 to form an island-like region 85 constituting an active layer of the TFT. Then, a silicon oxide film 86 also functioning as a gate insulating film is formed on the island-shaped region. Next, an aluminum film is formed on the silicon oxide film 86 by an electron beam evaporation method or the like, and the aluminum film is patterned to form a gate electrode 87. After that, n-type impurity regions 88a and 88b are formed by implanting an impurity such as phosphorus into the island-like region 85 of the TFT by using the gate electrode 87 as a mask by an ion doping method.
[0048]
Further, as shown in FIG. 5B, an interlayer insulator 89 such as a silicon oxide film is formed on the entire surface by a plasma CVD method or the like. Then, the interlayer insulator 89 is etched to form contact holes in the source / drain of the TFT, and wirings 90a and 90b such as chromium or titanium nitride are formed in the contact holes.
[0049]
As described above, when a CG silicon film is used, an electronic component including a TFT or the like can be directly formed on a transparent substrate such as a glass substrate by a semiconductor process. The wiring and the like can be easily formed by, for example, forming an aluminum film by vapor deposition and etching the aluminum film. Therefore, if this is applied, the laser drive control circuit 75 described above, the current-voltage conversion amplifier 76 of the output from the light receiving element, the focus and radial servo error signal calculation and generation circuit 77, and the waveform equalization processing of the RF signal A thin film integrated circuit constituting a peripheral circuit such as a reproduction signal generation circuit 78 including a circuit and a binarization circuit can be integrated on the transparent substrate 71 integrally (as an electronic circuit integrated hologram element 7). In addition, the above-described patterning, etching, and the like may be performed using a mask, and thereby each electronic component can be positioned. That is, the semiconductor process can be performed using a photolithographic process using a photomask or the like.
[0050]
Next, an example of the multi-segment light receiving element 74 of the optical pickup according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the multi-segment light receiving element 74 (each of the light receiving elements 74a to 74d) of the present embodiment, the diffracted light from the hologram 72 formed on the surface of the transparent substrate 71 passes through the transparent substrate 71 from the transparent substrate 71 side. Incident. Therefore, the multi-segment light receiving element 74 is formed such that the light receiving surface is on the substrate side.
[0051]
That is, as shown in FIG. 6, the multi-segment light receiving element 74 includes, in order from the transparent substrate 71, an ITO film 91, a p-type amorphous silicon (a-Si) layer 92, an i-type epitaxial growth film 93, and an n-type a-Si layer. The photodiode has a PIN structure in which an Al electrode 94 and an Al electrode 95 are stacked. This PIN structure photodiode can be easily manufactured by forming the above layers in order. When the continuous grain silicon film is formed on the transparent substrate 71, the PIN grain photodiode may be formed by removing the continuous grain silicon film. In this case, it is not always necessary to form an ITO film. Further, as the multi-segment light receiving element 74, a pn junction type photodiode can be used.
[0052]
Next, one configuration of the semiconductor laser 73 as a light source will be described in more detail with reference to FIG.
[0053]
In the optical pickup of the present embodiment, since the semiconductor laser 73 is provided on the back surface of the transparent substrate 71 on which the hologram 72 is formed, it is necessary to emit light to the collimator lens 8 through the transparent substrate 71. Therefore, as the semiconductor laser 73, for example, a vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) of a back emission type is suitable.
[0054]
FIG. 7 shows a general sectional structure of a back-emitting vertical cavity surface emitting laser diode (VCSEL) as a semiconductor laser 73 that can be used in the present embodiment. The VCSEL is a semiconductor multilayer surface emitting laser diode.
[0055]
The VCSEL as the semiconductor laser 73 includes an n-electrode 96, an n-type substrate layer 97, an n-type DBR (distributed Bragg reflection) layer 98, an upper spacer layer 99, an active layer 100, and a lower spacer layer on a transparent substrate 71 in this order. 101, a p-type DBR (distributed Bragg reflection) layer 102, and a p-electrode 103 are stacked. The n-type substrate layer 97 is formed of, for example, GaAs. The n-type DBR layer 98 is formed by alternately stacking, for example, an n-type GaAs layer 98a and an n-type AlAs layer 98b. The upper spacer layer 99 is formed of, for example, n-type GaAlAs. The active layer 100 is formed of, for example, GaInAs. The lower spacer layer 101 is formed of, for example, p-type GaAlAs. The p-type DBR layer 102 is formed, for example, by alternately stacking p-type AlAs layers 102a and p-type GaAs layers 102b. The above-mentioned back-emitting VCSEL can emit a laser in the direction of the upper surface (transparent substrate 71).
[0056]
Regarding the VCSEL, the material of each layer (active layer 100 / n-type DBR layer 98 / upper spacer layer 99 / lower spacer layer 101 / p-type DBR layer 102) is changed according to the wavelength band for recording / reproducing various optical disks. The selection is not limited to the above-mentioned GaInAs / GaAlAs system, but includes an infrared GaAs / GaAlAs system, a red GaInP / GaAlInP system, and a blue GaN / GaAlN system.
[0057]
The hologram element has a configuration in which a semiconductor laser, a multi-segment hologram, and a multi-segment light receiving element are formed on a transparent substrate. That is, since the semiconductor laser and the multi-segment light receiving element are formed integrally with the multi-segment hologram, the size can be reduced.
[0058]
In the hologram element, the positional relationship between the semiconductor laser, the multi-segment hologram, and the multi-segment light receiving element is set in advance on the transparent substrate. Therefore, the positions of the semiconductor laser, the multi-segmented hologram, and the multi-segmented light receiving element hardly shift due to a temperature change, an aging change, or the like. Further, since the optical pickup includes the hologram element, the recording / reproducing signal, the radial and the focus error signal hardly deteriorate.
[0059]
Next, an example of a manufacturing process of the electronic circuit integrated hologram element 7 will be described with reference to FIG.
[0060]
First, a large number of multi-segmented holograms 72 are regularly formed on the surface of a transparent substrate 100 such as a quartz glass substrate having a diameter of 120 mm by etching or the like. After a CG silicon film is basically formed on the back surface of the transparent substrate 100, electronic components such as the semiconductor laser 73, the multi-segment light receiving element 74, and peripheral circuits are divided into multi-segment holograms by the semiconductor process described above. It is formed according to the position of 72. Thus, a plurality of electronic circuit integrated hologram elements 7 can be formed on the transparent substrate 100. Further, each electronic circuit integrated hologram element 7 can be positioned with the positional accuracy of the mask.
[0061]
Next, dicing is performed along the cutting mark 101 for dividing each electronic circuit integrated hologram element 7 formed on the transparent substrate 100. By this dicing, a large number of electronic circuit integrated hologram elements 7 can be manufactured from one transparent substrate 100 at a time.
[0062]
According to the above manufacturing method, since each electronic circuit component is basically manufactured by using a semiconductor process, a large number of electronic circuit integrated hologram elements can be manufactured at one time from one substrate. Therefore, the above manufacturing method is excellent in mass productivity.
[0063]
Further, in the above manufacturing method, the positional relationship between the semiconductor laser, the multi-segment hologram, the photodetector, and the like can be set with the positional accuracy of the semiconductor process. That is, the positional relationship between the semiconductor laser, the multi-division hologram, the photodetector, and the like can be accurately secured. Therefore, when manufacturing the optical pickup, the position adjustment of the semiconductor laser, the multi-segment hologram, the photodetector, and the like becomes unnecessary, so that mass productivity can be improved. Further, since the semiconductor laser, the multi-segmented hologram, the photodetector and the like are integrated in the hologram element integrated with the electronic circuit, the optical pickup can be reduced in size and thickness. Furthermore, since the positional relationship between the semiconductor laser, the multi-division hologram, the photodetector, and the like is accurately secured, the recording / reproducing signal, the radial and the focus error signal are hardly deteriorated, and the life of the optical pickup is extended. Can be.
[0064]
Further, since each electronic circuit component is also integrated in the electronic circuit integrated hologram element, the size of the optical pickup can be further reduced. Further, since wiring between the electronic circuit components can be formed at the same time, routing by an FPC (Flexible Printed Circuit) can be reduced to a minimum, which is advantageous for reduction in size and thickness.
[0065]
[Embodiment 2]
Hereinafter, another embodiment of the optical pickup of the present invention will be described with reference to FIG. For the sake of convenience, members having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this embodiment, the basic configuration of the optical pickup is the same, and the configuration of the electronic circuit integrated hologram element is different from that of the first embodiment.
[0066]
As shown in FIG. 9, the electronic circuit integrated hologram element (hologram element) 7a according to the present embodiment is configured such that a semiconductor substrate 73 emits laser light onto a surface (front surface) of a transparent substrate 71 on which a multi-segment hologram 72 is formed. In this configuration, a light receiving element 12 for monitoring power and an amplifier circuit 13 of the light receiving element 12 are formed. The light receiving element 12 is located at a position where the light beam 15 of an unnecessary peripheral portion other than the area 14 used for recording and / or reproduction is incident on the light beam emitted from the semiconductor laser 73, that is, around the multi-divided hologram 72. Part is formed. The light receiving element 12 is provided on the surface of the transparent substrate 71 in a region where the diffraction element of the multi-segmented hologram 72 is not formed.
[0067]
According to the above configuration, the light from the semiconductor laser 73 can be directly monitored by the light receiving element 12. Then, by using the output of the light receiving element 12, the laser output of the semiconductor laser 73 can be controlled.
[0068]
[Embodiment 3]
Hereinafter, still another embodiment of the optical pickup of the present invention will be described with reference to FIGS. For the sake of convenience, members having the same functions as those described in the first and second embodiments will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the present embodiment, the basic configuration as an optical pickup is the same, and the configuration of the electronic circuit integrated hologram element is different from the first and second embodiments. In the present embodiment, a configuration in the case where a three-beam method is used as a method for detecting a radial servo error signal is shown.
[0069]
As shown in FIG. 10, the electronic circuit integrated hologram element 7b of the optical pickup according to the present embodiment has a main semiconductor laser (main light source) 73b for recording and / or reproduction, and is adjacent to the main semiconductor laser 73b. A semiconductor laser 73a having sub-semiconductor lasers (sub-light sources) 73c and 73d for a focus error signal is provided. In general, when the three-beam method is applied, an output beam from a laser light source is divided into three beams using a diffraction grating. In the present embodiment, the semiconductor laser 73a is used as a semiconductor laser serving as a light source. Three beams including a main beam from the semiconductor laser 73b and sub beams from the sub semiconductor lasers 73c and 73d are used. In the semiconductor laser 73a, the other two sub-semiconductor lasers 73c and 73d can be formed in exactly the same steps as those for manufacturing the main semiconductor laser 73b.
[0070]
As shown in FIG. 11, the divided light receiving element 74a in the electronic integrated hologram element 7b according to the present embodiment has two divided light receiving areas 74a and 74b for detecting a focus error signal, and light receiving areas 74c and 74d. , And light receiving regions 74e, 74f, 74g, and 74h for detecting sub-beams.
[0071]
According to the above configuration, of the light emitted from the sub-semiconductor laser 73c and the return light (reflected light) from the optical disk, the diffracted lights of the quarter circle portions 72b and 72c of the multi-segmented hologram 72 are respectively received by the light receiving areas. It is incident on 74e and 74g. As for the light emitted from the semiconductor laser 73d, the diffracted lights of the quarter circle parts 72b and 72c of the multi-segment hologram 72 enter the light receiving regions 74f and 74h, respectively.
[0072]
Assuming that outputs from the light receiving areas 74e, 74f, 74g, and 74h are Ie, If, Ig, and Ih, respectively.
The radial error signal RES is calculated by the three-beam method.
RES = (Ie + If)-(Ig + Ih)
Can be detected. Note that the focus servo error signal FES and the recording / reproducing signal RF are the same as the calculations described in the first embodiment.
[0073]
The optical pickup having the above configuration includes the recording / reproducing laser 73b and the semiconductor laser 73a having the sub-beam lasers 73c and 73d adjacent to the recording / reproducing laser 73b even when a diffraction grating that is normally used cannot be formed. Therefore, a radial servo error signal by the three-beam method can be detected.
[0074]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, the optical pickup of the present invention has a configuration in which the light source, the diffraction element, and the photodetector are formed on one transparent substrate.
[0076]
According to the above configuration, since the light source, the diffraction element, and the photodetector are formed on one transparent substrate, a miniaturized optical pickup can be provided. In addition, since the positional relationship between the light source, the diffraction element, and the photodetector is ensured accurately, the position adjustment of the light source, the diffraction element, and the photodetector becomes unnecessary, and the position due to temperature change, aging, and the like is eliminated. Deviation can be avoided. Therefore, it is possible to mass-produce, and to provide an optical pickup with high detection reliability in the photodetector.
[0077]
In the optical pickup according to the present invention, it is preferable that the light source is a semiconductor laser and the photodetector is a photodiode.
[0078]
In the optical pickup of the present invention, it is preferable that an electronic circuit component for driving the optical pickup is formed on the transparent substrate. Thereby, the size of the optical pickup can be further reduced. The electronic circuit components include, for example, a light source drive control circuit for driving a light source, a current-voltage conversion amplifier for output from a photodetector, and a recording / reproducing signal generated from an output from a photodetector. Peripheral circuits such as a reproduction signal generation circuit including a waveform equalization processing circuit and a binarization circuit, and a servo error signal operation generation circuit that generates a servo error signal such as focus and radial from an output from a photodetector are exemplified.
[0079]
Preferably, the electronic circuit component is formed on a continuous grain silicon thin film formed on the transparent substrate.
[0080]
According to the above configuration, since the continuous grain silicon thin film is formed on the transparent substrate, electronic circuit components including TFTs and the like can be easily formed on the transparent substrate. Therefore, it is possible to provide an optical pickup which is more excellent in mass productivity. Also, if the wiring between the electronic circuit components is also formed at the same time, the routing by flip-chip connection can be reduced to a minimum, which is advantageous for downsizing.
[0081]
In the optical pickup of the present invention, it is preferable that the light source is formed on the other surface of the transparent substrate on which the diffraction element is formed. Further, the semiconductor laser may be a vertical cavity surface emitting laser. This makes it easy to accurately assure the positional relationship with the diffraction element, and reduces the position error, thereby providing a highly reliable optical pickup for signal detection and the like.
[0082]
The optical pickup of the present invention preferably includes a light receiving element that monitors the output power of the light source. Thus, the light from the light source can be monitored by the light receiving element, and the laser output of the light source can be controlled by using the output of the light receiving element.
[0083]
In the optical pickup of the present invention, it is preferable that the light source includes a main light source used for recording and / or reproduction and two sub light sources for generating a servo signal. This makes it possible to detect a radial servo error signal by the three-beam method even when a commonly used diffraction grating cannot be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an optical system in a first embodiment of an optical pickup of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a hologram and a light receiving element pattern of the electronic circuit integrated hologram element of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of an electronic circuit integrated hologram element of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a step of forming a CG silicon film on a transparent substrate.
FIG. 5 is a view showing a step of forming a thin film transistor on a CG silicon film on a transparent substrate.
FIG. 6 is a sectional view of a main part of a light receiving element in the electronic circuit integrated hologram element of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view of a main part of a semiconductor laser in the electronic circuit integrated hologram element of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a mass production process of the electronic circuit integrated hologram element of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of an electronic circuit integrated hologram element according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a structure of an electronic circuit integrated hologram element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a hologram and a light receiving element pattern of another electronic circuit integrated hologram element according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing an optical system of a conventional optical pickup.
FIG. 13 is a top view and a cross-sectional view of a light-receiving element-integrated three-beam diffraction grating in a conventional optical pickup.
FIG. 14 is a sectional view of a main part of another three-beam diffraction grating integrated with a light receiving element in a conventional optical pickup.
[Explanation of symbols]
4 Objective lens
5 Optical disk (optical recording medium)
7 Electronic circuit integrated hologram element (hologram element)
71 Transparent substrate
72 Multi-division hologram (diffraction element)
73 Semiconductor laser (light source)
74 Multi-segmented light receiving element (light receiving element)
75 Laser drive control circuit (electronic circuit)
76 Current-voltage conversion amplifier (electronic circuit)
77 Servo error signal generation circuit (electronic circuit)
78 Recording / playback signal processing circuit (electronic circuit)
