JP2006114156A - 光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＢＤ（青色光による高密度光情報記録媒体）、ＤＶＤ、ＣＤに対応可能な光情報記録再生装置において、ＲＦ信号のＳ／Ｎを向上させる。
【解決手段】２波長受発光集積素子３Ａと１波長受発光集積素子３Ｂとを有し、２波長受発光集積素子３Ａは、半導体基板９Ａ上にＢＤ用第１波長光源と、より長波長のＤＶＤ用第２波長光源とを有する２波長光源部３ＳＡと、マイクロプリズムと、媒体からの戻り光が導入検出される２波長光受光部ＰＤＡとを有する構成であり、１波長受発光集積素子３Ｂは、第１及び第２波長よりも長波長のＣＤ用第３波長光源の１波長光源部３ＳＢと、マイクロプリズムと、媒体からの戻り光が導入検出される１波長光受光部ＰＤＢとを有する構成であり、上記２波長光受光部ＰＤＡは、第１第２共通のサーボ信号の取出し用受光素子が形成される半導体基板９Ａとは別体の半導体１３にＲＦ信号検出専用の受光素子ＰＤ３を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置、特に、互いに異なる第１の波長、第２の波長、及び第３の波長がそれぞれ用いられる３種の光情報記録媒体に対する記録または／及び再生を行うための光学集積装置、この光学集積装置によって構成される光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置に関する。

近年、青色レーザ光対応の高密度光情報記録媒体（以下ＢＤという）の例えばBlu-ray Discが用いられる光情報記録再生装置の普及が目覚しい。このＢＤに対する記録または／及び再生がなされる光情報記録再生装置にあっては、他のフォーマットによる光情報記録媒体のＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）に対する記録または／及び再生をも行うことができる光情報記録再生装置の実用化がなされて来ている。
これらＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤは、それぞれ約７８０ｎｍ、約６５０ｎｍ、約４０５ｎｍの３種の波長レーザ光が用いられることから、これら３種の光情報記録媒体に対す記録再生装置においては、３種の、特にＣＤとＢＤにおいて大きな差を有する波長光が取り扱われる。

この３波長対応の光情報記録再生装置は、例えばこれら各波長にそれぞれ対応する実質的に相互に独立構成とされた３種のピックアップを組み込んだ構成、あるいは例えばＣＤ及びＤＶＤ対応の２波長ピックアップと、これとは実質的に独立構成とされたBlu-ray用のピックアップとを組み込んだ構成とされている。

また、この３波長対応の光情報記録再生装置の他の構成として、３波長のうち、短い２波長に関して、１つの受発光素子を構成し、これと独立にこれら２波長に比し長波長の他の１つの波長に関する１つの受発光素子を設けた構成によるもの（例えば特許文献１参照）、あるいは３波長対応の対物レンズの提案がなされ、これに対して、独立した３種の波長の光源が用いられ、これらからの波長光を、共通の対物レンズの軸上に一致させる構成によるものの提案がなされている（例えば特許文献２参照）。
特開２００４−１０３１４５号公報 特開２００４−６００５号公報

上述したように、３種の波長対応の光情報記録媒体、例えばＢＤ、ＣＤ、ＤＶＤに対して、互換性をもって光情報の記録または／及び再生を行うことができる光ピックアップ、光情報記録再生装置の実用化、ないしは提案が種々なされている。
しかし、これらにおいて、短波長対応の例えばＢＤに関する記録情報、すなわちＲＦ（高周波）信号の再生検出においてＳ／Ｎが低くなるという問題がある。
これは、光情報記録媒体からの各波長の戻り光を、所要の分割フォトダイオードによって検出して、トラッキングサーボ信号や、フォーカシングサーボ信号を演算によって求め、これら分割フォトダイオード素子からの検出信号の総和をＲＦ信号とすることから、ノイズに関しても各フォトダイオード素子におけるノイズ信号の和となり、ノイズが大きくなるということ、また、フォトダイオード自体、短波長に対する感度が低いことによって、ＲＦ信号のＳ／Ｎが低下するものである。

本発明は、ＲＦ信号のＳ／Ｎの向上を図ることができるようにした光学受発光装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置を提供するものである。

本発明による光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成ることを特徴とする。

本発明による光ピックアップ装置は、対物レンズと、光学集積装置とを有し、上記光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成ることを特徴とする。

本発明による光情報記録再生装置は、第１の光情報記録媒体と第２の光情報記録媒体と第３の光情報記録媒体とが交換着脱されて回転駆動する回転駆動装置と、光ピックアップ装置とを有し、該光ピックアップ装置は、対物レンズと、光学集積装置とを有し、該光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成り、上記各光情報記録媒体に対する記録または／及び再生を行うことを特徴とする。

また、本発明は、上述した光学集積装置、更に上述した光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置における光学集積装置にあって、上記第１の光情報記録媒体が青色レーザ光対応の光ディスクであり、上記第２の光情報記録媒体がＤＶＤ（Digital Versatile Disc）であり、上記第３の光情報記録媒体がＣＤ（Compact Disc）であることを特徴とする。
また、本発明は、上述した光学集積装置、更に上述した光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置における光学集積装置にあって、上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが積層されて成り、上記２波長光受光部が、上記第１及び第２の波長光に対して共通のサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とを有することを特徴とする。
更に、本発明は、上述した光学集積装置、更に上述した光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置における光学集積装置にあって、上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが近接並置されて成り、上記２波長光受光部の上記第１及び第２の波長光に対するサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とが、それぞれ上記近接並置された第１及び第２の半導体レーザ部に対応して並置配置されて成ることを特徴とする。

また、本発明は、上述した光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置にあって、上記対物レンズが、上記２波長受発光集積素子からの上記第１の波長光、第２の波長光と、１波長受発光集積素子からの上記第３の波長光に対して共通の３波長対応対物レンズもしくはレンズ構体より成ることを特徴とする。

上述したように、本発明による光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子とを有する２つの受発光集積素子構成によるものであるが、２波長受発光集積素子においては、波長の短い第１及び第２の波長光を組とすることから、この２波長受発光集積素子における光学設計、例えばそのマイクロプリズムの設計が、とりやすく、これによって、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子の２つの受発光素子構成によるにもかかわらず、光学特性にすぐれた光学集積装置を構成することができるものである。
そして、１波長受発光集積素子に関しては、すでにＣＤの記録再生装置として、充分研究、開発がなされている１波長受発光集積素子によって構成することができるので、設計、製造の簡易化が図られる。

また、上述の構成において、２波長受発光集積素子すなわち短波長の２波長を扱う受発光集積素子において、そのサーボ信号取り出し用の受光素子とは別に、高周波記録情報信号（ＲＦ信号）検出専用の受光素子を設ける構成としたことにより、ＲＦ信号のＳ／Ｎの向上を図ることができる。
すなわち、通常の構成においては、サーボ信号取出し用の受光素子、具体的には、トラッキングサーボ、フォーカシングサーボのためのトラッキングエラー信号、フォーカシングエラー信号を得るための受光素子としてのフォトダイオードは、これら信号を演算によって求めるため分割フォトダイオードによって構成されるものであり、ＲＦ信号は、これら分割フォトダイオードからの信号の総和によってＲＦ信号を得ている。このため、各信号成分に含まれるノイズ例えばこれら信号の増幅に伴うノイズ成分を含むノイズの総和が、ＲＦ信号のノイズ成分となること、また、短波長に対する受光素子のフォトダイオードの光電変換効率が低く、ＲＦ信号の信号成分が小さいことから、Ｓ／Ｎは低くなる。
これに対し、本発明は、サーボ信号検出信号を得るための受光素子とは別に、短波長の上記２波長に関しては、高周波記録情報検出専用の受光素子が設けられた構成としたことからノイズ成分の低減化を図ることができ、更に例えばこの高周波記録情報検出専用の受光素子は、分割フォトダイオードによらない単一受光素子とすることができることからＲＦ信号量を十分高めることができ、Ｓ／Ｎの向上を図ることができるものである。

そして、特に本発明構成においては、高周波記録情報検出専用の受光素子を、サーボ信号取り出し用の受光素子が形成された半導体基板に形成せずに、この半導体基板上に配置されたマイクロプリズム上に配置した構成としたことにより、この高周波記録情報検出専用の受光素子をサーボ信号取り出し用の受光素子と同一半導体基板に設ける場合における半導体基板の面積の増大、これに伴うマイクロプリズムの面積の拡大を回避できる。また、設計の自由度が向上する。

また、本発明による光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置において、その対物レンズを第１〜第３の波長光に対して１組の対物レンズによって構成したことから構成の簡潔化、部品点数、組み立て精度等改善でき、小型化、軽量化、更に組み立て製造の簡易化によるコストの低減化を図ることができる。

また、本発明による光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置によれば、短波長光が用いられる第１の光情報記録媒体、例えばBlu-rayディスク等のＢＤ、第２の光情報記録媒体ＤＶＤに対しては、そのトラッキングサーボを、演算回路が複雑なヘテロダイン法によることなく、プッシュプル法を適用し、更にこの場合の、ＤＣオフセットの補正を簡便に行うことができるものである。すなわち、プッシュプル法を適用する場合、光情報記録媒体のディスクに対する視野振り等のための対物レンズのシフト、ディスクのスキュー等によるＤＣオフセットがトラッキングエラー信号に生じることから、このＤＣオフセット成分の補正を必要とするものであり、通常は、このＣＤオフセットを補正する補正回路が設けられるものである。
これに対し、本発明構成においては、第１の光情報記録媒体の例えばＢＤ、第２の光情報記録媒体のＤＶＤに対する記録または／及び再生に際して、上述した２波長受発光集積素子から、第１、または第２の波長光を、発光させて各第１または２の光情報記録媒体に対して照射すると同時に、１波長受発光集積素子から、長波長光の第３の波長光を、これら第１または第２の光情報記録媒体に照射して、この１波長受発光集積素子において、この第３の波長の戻り光を検出する。この場合、第３の波長光は、長波長光であることによって、第１または第２の光情報記録媒体からＲＦ信号を読み出すことがなく、この第３の波長光による、オフセット成分の補正がなされていないプッシュプル信号は、オフセット成分だけのＥ信号とＦ信号を検出することができ、これらＥ信号とＦ信号のバランス制御、つまり、トラッキング制御を行うことによって短波長の第１または第２の波長の第１または第２の光情報記録媒体に対するトラッキングエラー信号を得るプッシュプル信号のＤＣオフセット補正を行うことができるものである。
このように、本発明構成によれば、第１、または／及び第２の光情報記録媒体のトラッキングエラー信号の検出を、オフセット補正が簡易化されたプッシュプル法を適用することができるものである。

本発明による光学集積装置、光ピックアップ装置及び光情報記録再生装置の実施の形態を、図面を参照して、本発明による光情報記録再生装置の実施の形態例をもって説明する。しかしながら、本発明による光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置は、例示する実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本発明による光情報記録再生装置１０の一実施の形態の一例の構成図を示す。
この光情報記録再生装置１０は、３種のフォーマットによる光情報記録媒体Ｍを、交換着脱することができ、これらを同一軸心上で回転駆動する光情報記録媒体Ｍの回転駆動部１と、本発明による光ピックアップ装置２とを少なくとも有して成る。
３種のフォーマットによる光情報記録媒体Ｍは、第１の光情報記録媒体の第１の波長例えば約４０５ｎｍの青色レーザ光を用いるＢＤ例えばBlu-rayディスクと、第２の光情報記録媒体の第２の波長例えば約６５０ｎｍの赤色レーザ光を用いるＤＶＤと、第３の光情報記録媒体の第１及び第２の波長に比して長波長の第３の波長例えば約７８０ｎｍの近赤外レーザ光を用いる光ディスクＣＤによる。

この例において、光ピックアップ装置２は、回転駆動部１に交換装着される光情報記録媒体Ｍの第１〜第３の光情報媒体に対して照射する上述した第１〜第３の波長光を取り出し、かつ光情報記録媒体Ｍからの戻り光を受光する本発明による光学集積装置３と、対物レンズ構体４と、ビームスプリッタ２０とを有する。

光学集積装置３は、第１及び第２の波長の２波長の例えば４０５ｎｍの波長光及び６５０ｎｍの波長光の取り出しと、その光情報記録媒体Ｍからの戻り光を受光する２波長受発光集積素子３Ａと、第３の波長光の例えば７８０ｎｍの波長光の取り出しと、その光情報記録媒体からの戻り光を受光する１波長受発光集積素子３Ｂとより構成される。

一方、第１、第２及び第３の波長光に対して共通の例えば３波長対応の対物レンズ４１を有する対物レンズ構体４が配置される。
対物レンズ構体４は、その基準位置での光軸１１が、光情報記録媒体Ｍの面に直交する軸上に選定される。
図示の例では、対物レンズ構体４が、例えば３波長対応の対物レンズ４１と、液晶型の球面収差補正素子６とが共通の光軸１１上に配置されて３波長に対して収差補正が最適化された構成とされている。

２波長受発光集積素子３Ａから出射される第１の波長光と、１波長受発光集積素子３Ｂから出射される第３の波長光は、それぞれビームスプリッタ２０によって、上述した光軸１１上で、光情報記録媒体Ｍに対して直交するように照射され、２波長受発光集積素子３Ａから出射される第２の波長光は、光軸１１上、もしくは光軸１１に近接平行する光軸上で、光情報記録媒体Ｍに対して直交するように照射される。
また、３波長光の光路上、例えば対物レンズ構体４において、対物レンズ４１と球面収差補正素子６との間に１／４波長板７が配置される。
この対物レンズ構体４は、例えば２軸アクチュエータによって、フォーカシング調整の軸心方向移動と、トラッキング調整の光情報記録媒体Ｍのラジアル方向への移動制御がなされる。
また、第１及び第２の短波長の２波長受発光集積素子３Ａと、ビームスプリッタ２０との間に、コリメートレンズ８Ａが配置される。

２波長受発光集積素子３Ａは、パッケージ５Ａ内に、第１及び第２の波長光の各光源３ＳＡ１及び３ＳＡ２を有する２波長光源部３ＳＡと、第１及び第２の波長光を受光検出する複数のフォトダイオードより成る２波長光受光部ＰＤＡと、マイクロプリズムＰＲＳＡとを有して成る。
マイクロプリズムＰＲＳＡは、その例えば垂直立ち上げミラー面を光源部３ＳＡに対向させ、２波長受光部ＰＤＡを構成する半導体基板９Ａのサーボ信号取り出し用の受光素子ＰＤ１１，ＰＤ２１、ＰＤ１２，ＰＤ２２が形成された１主面に接合配置される。

そして、本発明においては、２波長光受光部ＰＤＡとして、ＲＦ信号検出専用、すなわち高周波記録情報検出専用の例えばフォトダイオードによる受光素子ＰＤ３が形成され、この高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３が、半導体基板９とは別の半導体１３例えば半導体チップに形成され、この半導体１３が、マイクロプリズムＰＲＳＡ上、すなわち半導体基板９Ａと対向する面とは反対側の面（以下上面という）上に、その受光面をマイクロプリズムＰＲＳＡ側に向けて配置される。

図２Ａ及びＢは、２波長受発光集積素子３Ａの一例の概略断面図及びパッケージ５Ａを排除した状態の模式的平面図を示す。この例では、２波長受発光集積素子３Ａの２波長光源部３ＳＡが、第１の波長例えば４０５ｎｍのレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部による光源３ＳＡ１と、第２の波長例えば６５０ｎｍのレーザ光を出射する第２の半導体レーザによる光源３ＳＡ２とが積層された例えば１チップ構成を有し、半導体基板９上に、サブマウント１２Ａを介して配置された構成を有する。
半導体基板９Ａ例えばＳｉ基板には、２波長光受光部ＰＤＡを構成するサーボ信号取り出し用の受光素子、この例では、ＰＤ１１及びＰＤ１２が、これら素子や例えば２波長光源部３ＳＡ２等に付随する集積回路とともに形成される。

２波長光源部３ＳＡからの第１の波長光及び第２の波長光は、マイクロプリズムＰＲＳＡの立ち上がりミラー面によって上述した対物レンズ４１の光軸１１上に出射させる。そして、これらレーザ光の、光情報記録媒体Ｍからの戻り光を、マイクロプリズムＰＲＳＡのミラー面を通過して受光部ＰＤＡに導入する。
光源部３ＳＡと、これに対応する、受光素子ＰＤ１１及びＰＤ１２は、光情報記録媒体Ｍのディスクの例えばタンジェンシャル方向に沿う方向に配列される。図２Ｂにおいて、Ｒｃ及びＴｃは、光軸１１と交叉する光情報記録媒体Ｍにおけるラジアル方向及びタンジェンシャル方向に対応する各センター位置を示し、このラジアル方向のセンターＲｃにおいて、タンジェンシャル方向に沿って配列される。
そして、各受光素子ＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ１３の配置位置、マイクロプリズムＰＲＳＡの厚さ、受光素子の配列側の面及びこれとの対向面の各反射率等の選定により、戻り光の各受光素子に対する受光量の最適化がなされる。

受光素子ＰＤ１１とＰＤ１２は、図３に示すように、それぞれ例えば分割素子ａ〜ｈによる８分割構成のフォトダイオードと分割ｉ〜ｌによる４分割構成のフォトダイオードによることができる。
半導体１３の高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３は、図示しないが、例えば分割構成によらない単一構成のフォトダイオードによって構成する。

この構成において、光源部３ＳＡの第１の波長の光源３ＳＡ１または第２の波長の光源３ＳＡ２のいずれかを動作させることによって、第１の波長例えば４０５ｎｍの光または第２の波長例えば６５０ｎｍの光を、前述した例えば３波長対応の対物レンズ４１の光軸１１上に出射させ、コリメートレンズ８Ａ、ビームスプリッタ２０を直進して、球面収差補正素子６、１／４波長板７、対物レンズ４１を通じて光情報記録媒体ＭのＢＤ例えばBlu-rayディスクまたはＤＶＤに照射する。
そして、この戻り光を、２波長受発光集積素子３Ａにおいて、２波長光受光部ＰＤＡに導入され、後述するように、ＰＤ１１及びＰＤ１２による検出出力信号の演算によって、トラキングエラー信号、フォーカシングエラー信号の導出がなされ、ＲＦ専用のＰＤ３によってＲＦ信号すなわち記録データ情報信号の検出がなされる。

図４Ａ及びＢは、２波長受発光集積素子３Ａの他の一例の概略断面図及びパッケージ５Ａを排除した状態の模式的平面図を示す。この例では、２波長受発光集積素子３Ａの２波長光源部３ＳＡを構成する第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部による光源３ＳＡ１と第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部による光源３ＳＡ２とが、半導体基板９Ａ上にサブマウント１２Ａを介して、近接並置させた場合である。
この場合、２波長光受光部ＰＤＡの第１及び第２の波長光に対してそれぞれするサーボ信号取り出し用の受光素子ＰＤ１１とＰＤ２１と、これらに並置してＰＤ１２とＰＤ２２とが各光源３ＳＡ１及び３ＳＡ２に対応して、近接並置配置される。
この場合、ＲＦ検出専用のＰＤ３は、両波長光に対してそれぞれ形成することもできるし、その面積を選定して、共通に設けることもできる。

この構成による場合、最も厳しい光学的設計と高い精度を有するＢＤ（Blu-rayディスク）対応の波長の第１の波長に関する光源３ＳＡ１と、これに対応する受光部の受光素子ＰＤ１１及びＰＤ１２は、上述したラジアル方向のセンターＲｃが、中央位置に対応するタンジェンシャル方向の１直線上に配列され、この第１の波長光がマイクロプリズムＰＲＳＡのミラー面で反射して上述した光軸１１と一致して光情報記録媒体Ｍに向かい、かつその戻り光が対応する受光素子ＰＤ１１、ＰＤ１３、ＰＤ１２に導入されるように、上述したラジアル方向のセンターＲｃにおけるタンジェンシャル方向の直線と、光軸１１とを含む平面と交叉する位置に配列することが望ましいものである。
そして、第１の波長の光源３ＳＡ１と、これに対応する受光部の発光素子ＰＤ１１及びＰＤ１２に近接並置してこれらのタンジェンシャル方向の配列直線に近接して平行するタンジェンシャル方向に沿ってそれぞれ第２の波長の光源３ＳＡ２と、これに対応する受光部の発光素子ＰＤ２１及びＰＤ２２が配列され、第２の波長、例えばＤＶＤ対応の波長の第２の波長光は、マイクロプリズムＰＲＳＡのミラー面で反射して上述した光軸１１と近接平行する光軸に一致して光情報記録媒体Ｍに向かうようになされ、かつその戻り光が対応する受光素子ＰＤ２１、ＰＤ２３、ＰＤ２２に導入されるように、タンジェンシャル方向の直線及び上述した光軸１１と近接平行する光軸を含む平面と交叉する位置に配列される。

この場合、高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ１３は、第１及び第２の波長光に対して共通に、所要の面積にわたって形成することができる。
また、この場合においても、図３で示すように、ＰＤ１１とＰＤ２１とを８分割構成とし、ＰＤ２１とＰＤ２２とを４分割構成とし、ＲＦ検出専用のＰＤ３は単一構成とすることができる。

一方、１波長受発光集積素子３Ｂは、図５Ａ及びＢに概略断面図及びパッケージ５Ａを排除した状態の模式的平面図を示すように、パッケージ５Ｂ内に第３の波長のレーザ光を発生する半導体レーザによる光源３ＳＢ３を有する光源部３ＳＢと、マイクロプリズムＰＲＳＢと、第３の波長光を受光検出する１波長光受光部ＰＤＢとを有して成る。この場合、半導体レーザは、所要の高さに選定されたサブマウント１２を介してマウントされる。

１波長光受光部ＰＤＢは、サーボ信号取り出し用の２つのフォトダイオードによる受光素子ＰＤＡ３１及びＰＤＡ３２が、半導体基板９Ｂ例えばＳｉ基板に、この１波長受発光集積素子３Ｂに付随する集積回路とともに形成される。
マイクロプリズムＰＲＳＢは、その立ち上げミラー面を光源部３ＳＢに対向させ、半導体基板９Ｂの１波長受光部ＰＤＡ上に接合配置される。
光源３ＳＡ３と、受光素子ＰＤ３１，ＰＤ３２は、半導体基板９Ｂに、上述した光軸１１と直交する光情報記録媒体Ｍのラジアル方向に対応する直線Ｒｃをセンターとし、光情報記録媒体Ｍの光軸１１と交叉するタンジェンシャル方向に対応する直線上に配列される。

そして、光源部３ＳＡからの第３の波長７８０ｎｍのレーザ光を、マイクロプリズムによってビームスプリッタ２０に光軸１１と直交する方向に導入し、これによって屈曲させて光軸１１上に一致させ、球面収差補正素子６、１／４波長板７、対物レンズ４１を通じて光情報記録媒体Ｍに照射する。
その戻り光を、１波長受発光集積素子３Ｂにおいて、１波長光受光部ＰＤＡに導入し、
後述するように、ＰＤ３１及びＰＤ３２による検出出力信号の演算によって、トラキングエラー信号、フォーカシングエラー信号、ＲＦ信号すなわち記録データ情報信号を得る。
この１波長受発光集積素子３Ｂの受光素子ＰＤＢ３１とＰＤＢ３２とは、図６に示すように、４分割素子ａ３〜ｄ３とｉ３〜ｌ３とを有する４分割構成とすることができる。

上述した構成において、まず、光情報記録媒体ＭとしてＣＤを用い、これに対しての記録または／及び再生を行う場合について説明する。
この場合、２波長受発光集積素子３Ａについては、動作させず、１波長受発光集積素子３Ｂを動作させ、第３の波長７８０ｎｍのレーザ光を、上述したように光情報記録媒体のＣＤに照射し、その戻り光を図６で示したフォトダイオードＰＤ３１及びＰＤ３２によって受光する。例えば再生において、図７Ａ、Ｂ及びＣでそれぞれその演算方法を示すように、分割素子の総和によってＲＦ信号、すなわち記録データ情報信号（ＲＦsignal）を得、例えば差動スポットサイズ法によってフォーカスエラー信号（Focus Error）を得、例えばプッシュプル法によってトラッキングエラー（Tracking Error）信号を得る。図７において、ａ３〜ｄ３、ｉ３〜ｌ３の記号は、図６のフォトダイオードＰＤ３１及びＰＤ３２の各分割素子ａ３〜ｄ３、ｉ３〜ｌ３による検出出力を示すものである。

また、上述した構成において、光情報記録媒体ＭとしてＤＶＤが用いられるときは、２波長光源部３ＳＡの４０５ｎｍのレーザ光源３ＳＡ１と、また、例えば１波長光源部３ＳＢと、６５０ｎｍの波長のレーザ光源３ＳＡ２を動作させ、記録もしくは再生がなされる。
そして、その戻り光によって、図２または図４の構成に応じて、図３で示したフォトダイオードＰＤ１３もしくはＰＤ２３によってなんら演算することなくＲＦ信号を検出する。
そして、フォトダイオードＰＤ１１及びＰＤ１２、もしくはＰＤ２１及びＰＤ２２によって、図８Ａ及びＢでその演算方法を示すように、例えば差動スポットサイズ法によってフォーカスエラー信号（Focus Error）を得、例えばＤＰＤ（Differential Phase Detector）法によってトラッキングエラー（Tracking Error）信号を得ることができる。
図８において、ａ〜ｄ、ｉ〜ｌの記号は、図３のフォトダイオードＰＤ２１及びＰＤ２２の各分割素子ａ２〜ｄ２、ｉ２〜ｌ２による検出出力を示すものである。

また、光情報記録媒体ＭとしてＢＤ例えばBlu-rayディスクが用いられるときは、２波長受発光集積素子３Ａの２波長光源部３ＳＡのうちの光源４０５ｎｍのレーザ光源３ＳＡ１を動作し、他方の６５０ｎｍの光源３ＳＡ２をオフし、第１の波長光によって、Blu-rayディスクに対する記録もしくは再生がなされる。
そして、この場合においても、高周波記録情報検出専用のフォトダイオードＰＤ１３によって、ＲＦ信号を検出し、図３で示したフォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２によって、上述したＤＶＤにおけると同様に、例えば図８Ａ及びＢに示した演算によって、すなわち例えば作動スポットサイズ法によってフォーカスエラー信号を得、例えばＤＰＤ法によってトラッキングエラー信号を得ることができる。

このように、ＢＤ例えばBlu-rayディスク及びＤＶＤの記録または／及び再生において、トラキングエラー信号の検出を、上述したＤＰＤ法によることもできるが、本発明にいては、例えば図３におけるフォトダイオードＰＤ１１（ＰＤ２１）あるいは／及びＰＤ１２（ＰＤ２２）を用いたプッシュプル法によることができ、この場合における光情報記録媒体のラジアル方向に関する視野振りによる対物レンズのシフト等によるオフセット補正を簡易に行うことができるものである。

すなわち、本発明構成によるときは、このオフセット補正は、通常におけるようなオフセット補正回路を設けることなく、例えば第１の波長光または第２のｈ長光の出射と共に、１波長受発光集積素子を動作させて、長波長の第３の波長光のＣＤ対応の７８０ｎｍのレーザ光を出射させ、第１もしくは第２の波長と共に、光情報記録媒体ＭのＢＤもしくはＤＶＤに照射する。そして、その戻り光を１波長受発光集積素子３Ｂの受光部ＰＤＢにおいて検出するものであるが、このとき、この第３の波長光が長波長であることから、ＢＤもしくはＤＶＤのＲＦ情報信号は検出することがなく、プッシュプル信号を取り出すことができる。そして、このときオフセット補正を行わないプッシュプル信号がオフセット信号となる。すなわち、例えば図７のＰＤ３１及びＰＤ３２のａ３＋ｂ３＋ｋ３＋ｌ３によるＥ信号とｃ３＋ｄ３＋ｉ３＋ｊ３によるＦ信号のバランスをトラッキング制御によって補正することによって、ＤＣオフセットを補正することができるものである。

上述したように、本発明においては、短波長のＢＤ例えばBlu-rayディスクに対する少なくとも第１の波長光に関して高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３を有する半導体１３をマイクロプリズムＰＲＳＡ上に配置するものであるが、次に、その具体的配置態様例を説明する。
その例としては、例えば図９に示すように、２波長光源部３ＳＡ側からみた後面図を示し、図１０に高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３を有する半導体１３この例では半導体チップの背面図を示すように、半導体チップ１３をマイクロプリズムＰＲＳＡ上に、例えばＵＶレジン（紫外線硬化樹脂）による光学的接着材によって接合配置する。
この場合、この半導体チップ１３の裏面に受光素子ＰＤ３のアノード端子、カソード端子、接地端子等をそれぞれ外部に電気的に接続するリードワイヤ１４のボンディングパッド１５が形成された構成とすることができる。そして、この場合、半導体チップ１３のマイクロプリズムＰＲＳＡに対する接合側に形成されているフォトダイオード等の受光素子の電極は、半導体チップに貫通させて導電材を充填させたいわゆるヴィアホールによってボンディングパッドに電気的に導出させる構成とすることができる。

また、例えば図１１に概略断面図を示すように、高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３を有する半導体１３を、パッケージ５Ａの上端に差し渡って受光素子ＰＤ３を有する半導体基板１３第１及び第２の波長光の取り出し部を除いて配置し、受光素子ＰＤ３の電極導出配線部をパッケージ５Ａ側に形成した配線導出部１６にいわゆるフェースダウンボンディングする構成とすることもできるなど、種々の配置構成を採ることができる。

上述した本発明構成によれば、３種のＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blu-rayディスク）に対して記録または／及び再生を可能にする３波長対応の光学集積装置３、光ピックアップ装置２、及び光情報記録再生装置１０にあって、記録再生において光学的に厳しい条件が要求されるＢＤ、これに準ずるＤＶＤ対応の第１及び第２の波長光について、２波長受発光集積素子３Ａとして一体化したものであるが、Blu-rayディスクに対して光学的設計を、最適化ないしはこれに近く選定したときにＤＶＤについても比較良好な条件の設定がなされる。
そして、ＣＤに関しては、これを単独の１波長受発光集積素子３Ｂとしたことから、これに関しては、従前のＣＤの記録再生装置において、充分に研究、開発がなされている技術を適用することができることから、実際の製造において有利となるものである。

また、本発明においては、２波長発光集積素子３Ａと、１波長受発光集積素子３Ｂとによって光学集積装置３を構成するものであるが、これらが１パッケージ化されて一体化された構成によることから、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置を組立て製造するにあたり、構造の簡潔化、組立て工数の低減化、精度の向上を図ることができ、ひいてはコストの低減化、信頼性の向上が図られる。

また、本発明構成によれば、ＤＶＤ及びＢＤに対する記録または／及び再生を行う場合において、同時にＣＤ対応の波長光を用いることによって、プッシュプルオフセット補正を行うことができるという利点を有する。

更に、３種の波長光を得る光学集積装置３を２波長受発光集積素子３Ａと１波長受発光集積素子３Ｂとの２つの素子のみによって構成することから、構造が簡潔化され、さらに、３波長対応の対物レンズ４１による構成によって、冒頭に述べた、各波長光に対して独立した受発光素子によって構成する場合に比し、組立てにおける各部との位置関係、軸合わせ等の簡易化、小型軽量化を図り、量産性の向上、価格の低廉化等を図ることができる。

そして、上述したように、ＢＤ対応及びＤＶＤ対応の第１及び第２の波長光に関して、ＲＦ専用の受光部ＰＤ３を設けたことにより、受光部の例えばフォトダイオードが短波長光に対して光電変換効率が低いこと、分割フォトダイオードの複数の分割素子による検出信号の総和としてＲＦ信号を得る場合の、ノイズの増大を回避でき、ＢＤに関してもＲＦ情報信号検出のＳ／Ｎの向上が図られる。

そして、特に本発明においては、その高周波記録情報検出専用の受光素子ＰＤ３を、サーボ信号を得るための受光素子等の集積回路が形成され、光源部やマイクロプリズム等がマウントされる本来の半導体基板９Ａとは別体の半導体１３に形成したことから、半導体基板９Ａに関して特段の設計変更を必要としないなどの利点を有する。

尚、本発明による光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置は上述した実施の形態例に限られるものではないことはいうもでもなく、例えばBlu-rayディスクによるフォーマットによる短波長ディスクを対象とするものにかぎらす、他の青色光対応のＢＤと、ＣＤ，ＤＶＤ等に対する光学集積装置、光ピックアップ装置、及び光情報記録再生装置とすることもできる。

本発明による光情報記録再生装置の一例の構成図である。 Ａ図は、本発明による光学集積装置の２波長受発光集積素子の一例の模式的断面図であり、Ｂ図は、そのパッケージを排除した状態の模式的平面図である。 本発明による光学集積装置の２波長受発光集積素子の一例の２波長光受光部の一例のパターン図である。 Ａ図は、本発明による光学集積装置の２波長受発光集積素子の他の一例の模式的断面図であり、Ｂ図は、そのパッケージを排除した状態の模式的平面図である。 Ａ図は、本発明による光学集積装置の１波長受発光集積素子の一例の模式的断面図であり、Ｂ図は、そのパッケージを排除した状態の模式的平面図である。 本発明による光学集積装置の１波長受発光集積素子の一例の１波長光受光部の一例のパターン図である。 Ａ，Ｂ及びＣは、それぞれ本発明による光情報記録再生装置の一動作状態での一例の高周波記録情報信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の導出演算方法を示す図である。 Ａ，及びＢは、それぞれ本発明による光情報記録再生装置の一動作状態でのフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号の導出演算方法を示す図である。 本発明による光学集積装置の２波長受発光集積素子の一例の模式的後面図である。 本発明装置の高周波記録情報検出専用の受光素子の一例を示す背面図である。 本発明装置の２波長受発光集積素子の一例の一部を断面とした後面図である。

符号の説明

１……光情報記録媒体の回転駆動部、２……光ピックアップ装置、３……光学集積装置、３Ａ……２波長受発光集積素子，３Ｂ……１波長受発光集積素子、３ＳＡ……２波長光源部、３ＳＢ……１波長光源部、４……対物レンズ構体、５Ａ，５Ｂ……パッケージ、６……収差補正素子、７……１／４波長板、８Ａ……コリメートレンズ、９Ａ，９Ｂ……半導体基板、１２Ａ，１２Ｂ……サブマウント、１３……半導体（半導体チップ、半導体基板）、１４……リードワイヤ、１５……ボンディングパッド、１６……配線導出部、２０……ビームスプリッタ、４１……３波長対応対物レンズ、ＰＲＳＡ，ＰＲＳＢ……マイクロプリズム、ＰＤＡ……２波長光受光部、ＰＤＢ……１波長光受光部、ＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤＰ２１，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３２……サーボ信号取り出し用の受光素子、ＰＤ３……高周波記録情報検出専用の受光素子

Claims (14)

1. ２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、
   上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、
   上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成ることを特徴とする光学集積装置。
2. 上記第１の光情報記録媒体が青色レーザ光対応の光ディスクであり、
   上記第２の光情報記録媒体がＤＶＤ（Digital Versatile Disc）であり、
   上記第３の光情報記録媒体がＣＤ（Compact Disc）であることを特徴とする請求項１に記載の光学集積装置。
3. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが積層されて成り、
   上記２波長光受光部が、上記第１及び第２の波長光に対して共通のサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の光学集積装置。
4. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが近接並置されて成り、
   上記２波長光受光部の上記第１及び第２の波長光に対するサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とが、それぞれ上記近接並置された第１及び第２の半導体レーザ部に対応して並置配置されて成ることを特徴とする請求項１に記載の光学集積装置。
5. 対物レンズと、光学集積装置とを有し、
   該光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、
   上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、
   上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成ることを特徴とするピックアップ装置。
6. 上記対物レンズが、上記２波長受発光集積素子からの上記第１の波長光、第２の波長光と、１波長受発光集積素子からの上記第３の波長光に対して共通の３波長対応対物レンズもしくはレンズ構体より成ることを特徴とする請求項５に記載のピックアップ装置。
7. 上記第１の光情報記録媒体が青色レーザ光対応の光ディスクであり、
   上記第２の光情報記録媒体がＤＶＤ（Digital Versatile Disc）であり、
   上記第３の光情報記録媒体がＣＤ（Compact Disc）であることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
8. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが積層されて成り、
   上記２波長光受光部が、上記第１及び第２の波長光に対して共通のサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とを有することを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
9. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが近接並置されて成り、
   上記２波長光受光部の上記第１及び第２の波長光に対するサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とが、それぞれ上記近接並置された第１及び第２の半導体レーザ部に対応して並置配置されて成ることを特徴とする請求項５に記載の光ピックアップ装置。
10. 第１の光情報記録媒体と第２の光情報記録媒体と第３の光情報記録媒体とが交換着脱されて回転駆動する回転駆動装置と、光ピックアップ装置とを有し、
    該光ピックアップ装置は、対物レンズと、光学集積装置とを有し、
    該光学集積装置は、２波長受発光集積素子と、１波長受発光集積素子と有し、
    上記２波長受発光集積素子は、半導体基板に、上記２波長光受光部を構成するサーボ信号取り出し用の受光素子が形成され、上記半導体基板上に、第１の光情報記録媒体対応の第１の波長光の光源と該第１の波長光に比して長波長の第２の光情報記録媒体対応の第２の波長光の光源とを有する２波長光源部と、マイクロプリズムとがマウントされ、該マイクロプリズム上に、上記２波長受光部を構成する高周波記録情報検出専用の受光素子を有する半導体が配置され、
    上記１波長受発光集積素子は、上記第１及び第２の波長に比し長波長の第３の光情報記録媒体対応の第３の波長光の１波長光源部と、上記第３の光情報記録媒体からの上記第３の波長の戻り光が導入されて検出される１波長光受光部が形成されて成り、
    上記各光情報記録媒体に対する記録または／及び再生を行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
11. 上記対物レンズが、上記２波長受発光集積素子からの上記第１の波長光、第２の波長光と、１波長受発光集積素子からの上記第３の波長光に対して共通の３波長対応対物レンズもしくはレンズ構体より成ることを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。
12. 上記第１の光情報記録媒体が青色レーザ光対応の光ディスクであり、
    上記第２の光情報記録媒体がＤＶＤ（Digital Versatile Disc）であり、
    上記第３の光情報記録媒体がＣＤ（Compact Disc）であることを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。
13. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが積層されて成り、
    上記２波長光受光部が、上記第１及び第２の波長光に対して共通のサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とを有することを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。
14. 上記２波長受発光集積素子の２波長光源部が、上記第１の波長のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ部と上記第２の波長のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ部とが近接並置されて成り、
    上記２波長光受光部の上記第１及び第２の波長光に対するサーボ信号取り出し用の受光素子と上記高周波記録情報検出専用の受光素子とが、それぞれ上記近接並置された第１及び第２の半導体レーザ部に対応して並置配置されて成ることを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。

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