JP2008204510A - Light receiving/emitting element and optical pickup device - Google Patents

Light receiving/emitting element and optical pickup device Download PDF

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Naoto Shimada
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and highly accurate light receiving/emitting element using a short-wavelength semiconductor laser, and an optical pickup device. <P>SOLUTION: The light receiving/emitting element is provided with: a light source 1; a reflection mirror 2 equipped with a reflective film 2a; and a substrate 9. The light source 1 is disposed so as to emit illumination light in parallel to the substrate 9. The reflection mirror 2 is disposed so as to reflect the illumination light upward vertically to the surface of the substrate 9. A reflectance X(%) of the reflective film 2a satisfies X≈C/(A×B), where A(W) is an output at which the quantum noise of the light source 1 is sufficiently reduced, B(%) is light transmission efficiency from the reflection mirror 2 to an optical disk 7, and C(W) is a reproduction output necessary for reproducing the optical disk. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体に記録されている情報の再生に用いられる受発光素子、光学式ピックアップ装置、およびそれに使用される半導体レーザ装置に関し、特に光源に短波長半導体レーザを用いる場合に好適なものである。   The present invention relates to a light emitting / receiving element used for reproducing information recorded on an information recording medium such as an optical disk, an optical pickup device, and a semiconductor laser device used therefor, and in particular, when a short wavelength semiconductor laser is used as a light source. It is suitable for.

高密度・大容量の記憶媒体として、ピット状パターンを有する光ディスクを用いる光メモリ技術は、ディジタルオーディオディスク、ビデオディスク、文書ファイルディスク、さらにはデータファイルなどその応用が拡大しつつある。この光メモリ技術では、情報は微小に絞られた光ビームを介して光ディスクへ高い精度と信頼性を持って記録再生される。この記録再生動作は、ひとえにその光学系に依存している。その光学系の主要部である光ヘッド装置の基本的な機能は、回折限界の微小スポットを形成する集光、前記光学系の焦点制御とトラッキング制御、及びピット信号の検出に大別される。これらの機能は、その目的と用途に応じて各種の光学系と光電変換検出方式との組合せによって実現されている。特に近年、情報記録媒体に記録されるべき情報量の増加に伴い、さらに容量の大きい情報記録媒体が求められている。情報記録媒体を大容量化するためには、情報記録媒体に情報を記録する際、及び情報記録媒体に記録された情報を再生する際に、情報記録媒体に照射される光が形成する光スポットを小さくすることにより情報の記録密度を高くすることが必要となる。これには光源である半導体レーザの波長を短波長化し、かつ対物レンズの開口数(NA)を大きくすることによって、光スポットを小さくすることができる。例えば、DVD(digital versatile disk)に対して情報を記録または再生可能な光ヘッド装置は、波長660nmの半導体レーザ光源と、NAが0.6の対物レンズとが使用されるが、例えば波長が405nmの半導体レーザ光源と、NAが0.85の対物レンズとを使用することによって、DVDにおける記録密度の約5倍相当の記録密度を達成することができる。   The optical memory technology using an optical disk having a pit-like pattern as a high-density and large-capacity storage medium is expanding its applications such as digital audio disk, video disk, document file disk, and data file. In this optical memory technology, information is recorded / reproduced with high accuracy and reliability on an optical disc through a finely focused light beam. This recording / reproducing operation depends solely on the optical system. The basic functions of the optical head device, which is the main part of the optical system, can be broadly divided into condensing to form a diffraction-limited micro spot, focus control and tracking control of the optical system, and detection of a pit signal. These functions are realized by a combination of various optical systems and photoelectric conversion detection methods according to the purpose and application. In particular, in recent years, as the amount of information to be recorded on the information recording medium has increased, an information recording medium having a larger capacity has been demanded. In order to increase the capacity of an information recording medium, when recording information on the information recording medium and reproducing information recorded on the information recording medium, a light spot formed by light irradiated on the information recording medium It is necessary to increase the recording density of information by reducing the value of. For this purpose, the light spot can be reduced by shortening the wavelength of the semiconductor laser as the light source and increasing the numerical aperture (NA) of the objective lens. For example, an optical head device capable of recording or reproducing information with respect to a DVD (digital versatile disk) uses a semiconductor laser light source having a wavelength of 660 nm and an objective lens having an NA of 0.6. For example, the wavelength is 405 nm. By using the semiconductor laser light source and the objective lens having an NA of 0.85, a recording density equivalent to about 5 times the recording density in DVD can be achieved.

しかし、上述のように短波長の半導体レーザを光源として用いた光ディスク装置では、半導体レーザの量子ノイズの問題のために、半導体レーザにおける再生パワーマージンが小さくなる。この半導体レーザの量子ノイズの問題に対処した光ピックアップが、特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の光ピックアップでは、光ディスク盤面上での光のパワーを低く保ちながら、且つ半導体レーザの量子ノイズを十分に低くなるパワーに抑えて良質な再生特性を実現する。   However, in the optical disk apparatus using a short-wavelength semiconductor laser as a light source as described above, the reproduction power margin in the semiconductor laser is reduced due to the problem of quantum noise of the semiconductor laser. An optical pickup that addresses the problem of quantum noise of the semiconductor laser is described in Patent Document 1. The optical pickup described in Patent Document 1 realizes good reproduction characteristics while keeping the light power on the optical disk board surface low and suppressing the quantum noise of the semiconductor laser to a sufficiently low power.

図4は、従来の光ピックアップの構成を示す。図4において、光源101は、GaN系の青色発光する半導体レーザである。強度フィルタ203は、光を吸収する膜を有した光学素子であり、特許文献1で示される光学系では、機械的に光路内に出し入れする。   FIG. 4 shows a configuration of a conventional optical pickup. In FIG. 4, a light source 101 is a GaN-based semiconductor laser emitting blue light. The intensity filter 203 is an optical element having a film that absorbs light. In the optical system disclosed in Patent Document 1, the intensity filter 203 is mechanically inserted into and removed from the optical path.

光ディスク107に情報を記録する場合、強度フィルタ203を符号203aに示すように光学系の外に配置させる。これにより、光源101から照射された光は、そのままビームスプリッタ202まで到達する。ビームスプリッタ202で反射された光は、コリメータレンズ105を通ることで平行光化される。その平行光は、立上げミラー201を反射し、対物レンズ106によって集光され、光ディスク107上に光スポットが形成される。その光スポットにおける光のエネルギーによって、光ディスク107の記録層の状態を変化させ、情報を記録することができる。   When recording information on the optical disc 107, the intensity filter 203 is disposed outside the optical system as indicated by reference numeral 203a. Thereby, the light irradiated from the light source 101 reaches the beam splitter 202 as it is. The light reflected by the beam splitter 202 is converted into parallel light by passing through the collimator lens 105. The parallel light is reflected by the rising mirror 201 and collected by the objective lens 106, and a light spot is formed on the optical disk 107. Information can be recorded by changing the state of the recording layer of the optical disc 107 by the energy of light in the light spot.

次に、光ディスク107に記録された情報を再生する場合、強度フィルタ203を光路内に配置させる。これにより、光源101から照射された光は、強度フィルタ203を通過する際に減衰される。減衰された光は、前述した記録時の動作と同様に、ビームスプリッタ202、コリメータレンズ105、立上げミラー201、対物レンズ106を介して、光ディスク107の記録層に集光する。   Next, when reproducing the information recorded on the optical disc 107, the intensity filter 203 is arranged in the optical path. Thereby, the light emitted from the light source 101 is attenuated when passing through the intensity filter 203. The attenuated light is condensed on the recording layer of the optical disc 107 through the beam splitter 202, the collimator lens 105, the rising mirror 201, and the objective lens 106, as in the above-described recording operation.

光ディスク107の記録層の状態に応じた反射率により、記録層を反射した光は、再び対物レンズ106に到達する。次いで、立上げミラー201、コリメータレンズ105を通過した光は、マルチレンズ204を通過してフォトダイオード205に集光する。フォトダイオード205は、光ディスク107に記録された情報を取り出すべく、フォーカス誤差信号とトラッキング誤差信号を生成する。フォーカス誤差信号は、非点収差法を用いて生成される。そのフォーカス誤差信号に基づいて、対物レンズ106は、光ディスク107の記録層上に光ビームが集光するように位置制御される。また、トラッキング誤差信号に基づいて、対物レンズ106は、光ディスク107における所望のトラック上に光ビームが集光するように、光ディスク107の盤面方向の位置が制御される。以上のようなフォーカス制御及びトラッキング制御が行われ、光ディスク107上の目的の位置に集光された光は、光ディスク107に記録された情報を保持したままフォトダイオード205まで到達し、電気信号に変換されることで、光ディスク107の記録情報が再生される。   The light reflected from the recording layer reaches the objective lens 106 again by the reflectivity according to the state of the recording layer of the optical disc 107. Next, the light that has passed through the rising mirror 201 and the collimator lens 105 passes through the multi lens 204 and is condensed on the photodiode 205. The photodiode 205 generates a focus error signal and a tracking error signal in order to extract information recorded on the optical disc 107. The focus error signal is generated using an astigmatism method. Based on the focus error signal, the position of the objective lens 106 is controlled so that the light beam is condensed on the recording layer of the optical disc 107. Further, based on the tracking error signal, the objective lens 106 is controlled in the position in the board direction of the optical disc 107 so that the light beam is focused on a desired track on the optical disc 107. The focus control and tracking control as described above are performed, and the light collected at the target position on the optical disc 107 reaches the photodiode 205 while retaining the information recorded on the optical disc 107 and is converted into an electric signal. As a result, the recorded information on the optical disc 107 is reproduced.

従来技術の光ヘッドによれば、再生時には光源101の発光パワーを量子ノイズが十分に低くなる状態に保ち、且つ光ディスク107の盤面上のパワーを低く保つことができるため、光ディスク107の劣化及びデータの誤消去を発生させること無く、良好な再生を実現することができる。
特開平2000−195086号公報
According to the optical head of the prior art, the light emission power of the light source 101 can be maintained in a state where the quantum noise is sufficiently low during reproduction, and the power on the surface of the optical disk 107 can be kept low. Good reproduction can be realized without causing erroneous erasure.
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-195086

しかしながら特許文献1に開示されている構成では、強度フィルタ203が必要であるとともに、強度フィルタ203を機械的に移動させる機構が必要となるため、部品点数が増え、コストアップになるという問題がある。   However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, the strength filter 203 is necessary and a mechanism for mechanically moving the strength filter 203 is required, which increases the number of parts and increases the cost. .

また、強度フィルタ203を光ピックアップ内に組み込むことにより組立公差が発生し、他の光学部材の組立マージンが減少するという問題がある。   Further, there is a problem that assembly tolerance is generated by incorporating the strength filter 203 into the optical pickup, and the assembly margin of other optical members is reduced.

本発明の目的は、光源の発光パワーを量子ノイズが十分に低くなる状態に保ち、且つ光ディスク盤面上のパワーを低く保つことで、光ディスクの劣化及びデータの誤消去を発生させること無く、良好な再生を実現できる、安価で高精度な受発光素子及び光ピックアップ装置を提供することである。   The object of the present invention is to maintain the light emission power of the light source in a state where the quantum noise is sufficiently low, and to keep the power on the optical disk surface low, without causing deterioration of the optical disk and erroneous erasure of data. An object of the present invention is to provide an inexpensive and highly accurate light receiving / emitting element and optical pickup device that can realize reproduction.

上記目的を達成するために本発明の受発光素子は、光源と、前記光源からの照射光を反射する反射膜を備えたミラーと、前記光源と前記ミラーが配されるとともに、表面に受光素子を有する基板とを備えた受発光素子において、前記光源は、照射光を前記基板に対して平行に照射するように配され、前記ミラーは、前記照射光を前記基板の表面に対して垂直上方に反射するように配され、前記光源の量子ノイズが十分に低下する出力をA(W)とし、前記ミラーから光ディスクまでの光の伝達効率をB(%)とし、前記光ディスク再生に必要な再生出力をC(W)とした場合に、前記反射膜の反射率X(%)が、
X≒C/(A×B)
の関係を満たすように形成されているものである。
In order to achieve the above object, a light receiving and emitting element of the present invention includes a light source, a mirror including a reflective film that reflects light emitted from the light source, the light source and the mirror, and a light receiving element on the surface. In the light emitting / receiving element including the substrate, the light source is disposed so as to irradiate the irradiation light in parallel to the substrate, and the mirror vertically extends the irradiation light to the surface of the substrate. The output that is arranged so as to reflect the light and the quantum noise of the light source is sufficiently reduced is A (W), and the transmission efficiency of light from the mirror to the optical disk is B (%). When the output is C (W), the reflectance X (%) of the reflective film is
X≈C / (A × B)
It is formed so as to satisfy the relationship.

また、本発明の光ピックアップ装置は、光源と、前記光源からの照射光を反射する反射膜を有したミラーと、前記光源と前記反射ミラーとを備えるとともに、表面に受光素子を具備した基板と、前記ミラーからの光を透過するとともに、光ディスク側からの戻り光を分光する光路分岐手段と、前記光路分岐手段からの光を光ディスクの情報層上に集光させる集光手段とを備えた光ピックアップ装置であって、前記光源は、照射光を前記基板に対して平行に照射するように配され、前記ミラーは、前記照射光を前記基板の表面に対して垂直上方に反射するように配され、前記光源の量子ノイズが十分に低下する出力をA(W)とし、前記ミラーから光ディスクまでの光の伝達効率をB(%)とし、前記光ディスク再生に必要な再生出力をC(W)とした場合に、前記反射膜の反射率X(%)が、
X≒C/(A×B)
の関係を満たすように形成されているものである。
The optical pickup device of the present invention includes a light source, a mirror having a reflective film that reflects light emitted from the light source, a substrate having the light source and the reflective mirror, and a light receiving element on the surface. And a light path branching means for transmitting the light from the mirror and splitting the return light from the optical disk side, and a light collecting means for condensing the light from the light path branching means on the information layer of the optical disk. In the pickup device, the light source is arranged to irradiate irradiation light in parallel to the substrate, and the mirror is arranged to reflect the irradiation light vertically upward with respect to the surface of the substrate. An output at which the quantum noise of the light source is sufficiently reduced is A (W), a light transmission efficiency from the mirror to the optical disk is B (%), and a reproduction output necessary for reproducing the optical disk is C (W When the reflectivity X (%) of the reflective film,
X≈C / (A × B)
It is formed so as to satisfy the relationship.

本発明によれば、光源が短波長化することに伴って発生し、再生時に特に問題となる量子ノイズを低減するために、新たにフィルタなどの光学素子を用いる必要がない。
これにより部品点数を削減し、従来の形状を大きく変更する必要もなく、安価で高精度な再生専用受発光素子および光ピックアップを提供することができる。
According to the present invention, it is not necessary to newly use an optical element such as a filter in order to reduce quantum noise that occurs with the shortening of the wavelength of the light source and is particularly problematic during reproduction.
As a result, the number of parts can be reduced, and there is no need to greatly change the conventional shape, and an inexpensive and highly accurate read-only light emitting / receiving element and optical pickup can be provided.

本発明の受発光素子及び光ピックアップ装置は、前記光源は、半導体レーザで構成することができる。   In the light emitting / receiving element and the optical pickup device of the present invention, the light source can be composed of a semiconductor laser.

また、前記光源は、緑色から紫外線の波長領域で発光可能な半導体レーザで構成することができる。   The light source may be a semiconductor laser capable of emitting light in a wavelength range from green to ultraviolet.

また、前記ミラーの反射膜は、光吸収膜で構成することができる。   Further, the reflection film of the mirror can be composed of a light absorption film.

また、前記ミラーは、前記基板をエッチングして形成された構成とすることができる。   The mirror may be formed by etching the substrate.

また、前記ミラーは、前記光源の照射光に対して40〜50°の角度を有する構成とすることができる。   Moreover, the said mirror can be set as the structure which has an angle of 40-50 degrees with respect to the irradiation light of the said light source.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における受発光素子および光ピックアップ装置の概略構成を示す。図1において、光源1は、半導体レーザで構成されている。例えば、光源1は、ブルーレイディスクあるいはHD−DVDなどの情報媒体に対応した光ピックアップ装置に搭載される405nmの発振波長の半導体レーザ、あるいはDVDに対応した光ピックアップ装置に搭載される650nm、CD(コンパクトディスク)に対応した光ピックアップ装置に搭載される780nmの発振波長の半導体レーザであっても良い。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a schematic configuration of the light emitting / receiving element and the optical pickup device in the first embodiment. In FIG. 1, the light source 1 is constituted by a semiconductor laser. For example, the light source 1 is a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 405 nm mounted on an optical pickup device compatible with an information medium such as a Blu-ray disc or HD-DVD, or a 650 nm CD (mounted on an optical pickup device compatible with DVD. It may be a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 780 nm mounted on an optical pickup device compatible with a compact disk.

光源1から、基板9に対して平行な方向に照射された光は、反射ミラー2の反射膜2aで反射する。反射ミラー2の反射面の角度は、光源1から照射する光の光軸に対して45度であることが好ましいが、40度〜50度でもよく、この角度に限定されるものではない。なお、反射膜2aは、光吸収膜で構成されている。光吸収膜は、例えば、Au/Ti/Si基板(波長405nmの光の反射率:約40%)、SiO/Al:Si/Au/Ti/Si基板(波長405nmの光の反射率:約58%)などで構成されている。光吸収膜の膜厚は、例えば200nm〜400nmで構成されている。   Light emitted from the light source 1 in a direction parallel to the substrate 9 is reflected by the reflection film 2 a of the reflection mirror 2. The angle of the reflection surface of the reflection mirror 2 is preferably 45 degrees with respect to the optical axis of the light emitted from the light source 1, but may be 40 degrees to 50 degrees, and is not limited to this angle. The reflective film 2a is composed of a light absorbing film. The light absorbing film is, for example, an Au / Ti / Si substrate (reflectance of light with a wavelength of 405 nm: about 40%), a SiO / Al: Si / Au / Ti / Si substrate (reflectance of light with a wavelength of 405 nm: about 58). %). The film thickness of the light absorption film is, for example, 200 nm to 400 nm.

反射ミラー2で反射した光は、回折素子4、コリメータレンズ5、対物レンズ6を通って、光ディスク7上に集光する。光ディスク7上に集光した光は、光ディスク7における反射層で反射し、対物レンズ6、コリメータレンズ5を通って、回折格子4(光路分岐手段)に入射する。回折素子4は、入射する光を2つの受光素子3a及び3b側に分光する。受光素子3a及び3bは、回折格子4で分光された光を受光し、電気信号に変換して出力することによって、ディスク7に記録されている情報を再生することができる。   The light reflected by the reflection mirror 2 passes through the diffraction element 4, the collimator lens 5, and the objective lens 6 and is collected on the optical disk 7. The light collected on the optical disk 7 is reflected by the reflection layer of the optical disk 7, passes through the objective lens 6 and the collimator lens 5, and enters the diffraction grating 4 (optical path branching means). The diffractive element 4 splits incident light to the two light receiving elements 3a and 3b. The light receiving elements 3a and 3b can reproduce the information recorded on the disk 7 by receiving the light split by the diffraction grating 4, converting it into an electric signal and outputting it.

ここで、図2は405nmの発振波長をもつ半導体レーザ光源のレーザ出力と相対雑音強度との関係を表すグラフである。図2に示すように、半導体レーザの出力が減少すると、急激に相対雑音強度が増加することがわかる。相対雑音強度の増加は、光ディスクの再生信号特性を悪化させる原因となる。   Here, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the laser output of a semiconductor laser light source having an oscillation wavelength of 405 nm and the relative noise intensity. As shown in FIG. 2, it can be seen that when the output of the semiconductor laser decreases, the relative noise intensity increases rapidly. An increase in relative noise intensity causes a deterioration in reproduction signal characteristics of the optical disc.

相対雑音強度が十分に小さくなる光源1の出力をA(W)、回折格子4とコリメータレンズ5と対物レンズ6などを含む光ピックアップ8の光の利用効率をB(%)、光ディスク7を再生するために最適な再生信号出力をC(W)としたときに、反射ミラー2における反射膜2aの反射率X(%)は、
X≒C/(A×B) ・・・(数式1)
を条件を満たすように形成する必要がある。例えば、光源1の出力を2mW、光ピックアップ8の光の利用効率を25%、光ディスク7の再生出力を0.25mWとした場合、反射ミラー2における反射膜2aの反射率Xは50%程度となる。
The output of the light source 1 with a sufficiently small relative noise intensity is A (W), the light use efficiency of the optical pickup 8 including the diffraction grating 4, the collimator lens 5, the objective lens 6 and the like is B (%), and the optical disc 7 is reproduced. When the optimum reproduction signal output for the purpose is C (W), the reflectance X (%) of the reflective film 2a in the reflective mirror 2 is
X≈C / (A × B) (Formula 1)
Must be formed to satisfy the conditions. For example, when the output of the light source 1 is 2 mW, the light use efficiency of the optical pickup 8 is 25%, and the reproduction output of the optical disk 7 is 0.25 mW, the reflectance X of the reflection film 2a in the reflection mirror 2 is about 50%. Become.

なお、数式1に用いている≒は、約±5%程度の誤差を含んでも本発明の特性には問題ないことを表す。   Note that な お used in Equation 1 represents that there is no problem with the characteristics of the present invention even if an error of about ± 5% is included.

以上のように実施の形態1によれば、反射ミラー2は数式1に示す反射率を有する反射膜2aを備えたことにより、光ディスク7の再生時に、光源1の発光パワーを量子ノイズが十分に低くなるように減衰させることができ、光ディスク7の盤面上におけるパワーを低く保つことができるため、光ディスク7の劣化及びデータの誤消去を防止することができる。また、従来のような減衰フィルタを搭載しないため、簡単な構成で実現することができてコストダウンすることができるとともに、光学的精度を損なうことがない。   As described above, according to the first embodiment, the reflection mirror 2 includes the reflection film 2a having the reflectance expressed by Equation 1, so that the light emission power of the light source 1 is sufficiently reduced by quantum noise when the optical disk 7 is reproduced. Since the power can be attenuated to be low and the power on the surface of the optical disc 7 can be kept low, the optical disc 7 can be prevented from being deteriorated and erroneous erasure of data can be prevented. Further, since the conventional attenuation filter is not mounted, it can be realized with a simple configuration, the cost can be reduced, and the optical accuracy is not impaired.

(実施の形態2)
図3は、実施の形態2における受発光素子および光ピックアップ装置の概略構成を示す。
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a schematic configuration of the light emitting / receiving element and the optical pickup device in the second embodiment.

図3において、光源11は、半導体レーザで構成されている。光源11は、例えば、ブルーレイディスクあるいはHD−DVDなどの情報媒体に対応した光ピックアップ装置に搭載される405nmの発振波長の半導体レーザ、あるいはDVDの情報媒体に対応した光ピックアップに搭載される650nm、CD(コンパクトディスク)の情報媒体に対応した光ピックアップに搭載される780nmの発振波長の半導体レーザで構成されていてもよい。   In FIG. 3, the light source 11 is composed of a semiconductor laser. The light source 11 is, for example, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 405 nm mounted on an optical pickup device compatible with an information medium such as a Blu-ray disc or HD-DVD, or 650 nm mounted on an optical pickup compatible with an information medium of DVD, You may comprise with the semiconductor laser of the oscillation wavelength of 780 nm mounted in the optical pick-up corresponding to the information medium of CD (compact disk).

光源11から、基板19に対して平行な方向に照射された光は、反射膜12で反射する。実施の形態2では、反射膜12は、シリコン基板19の一部に形成されている。また、反射膜12の反射面の角度は、光源11から出射する光の光軸に対して45度であることが好ましいが、この角度に限定されない。なお、反射膜12は、光吸収膜で構成されている。光吸収膜は、例えば、Au/Ti/Si基板(405nm反射率:約40%)、SiO/Al:Si/Au/Ti/Si基板(405nm反射率:約58%)などで構成されている。光吸収膜の膜厚は、例えば200nm〜400nmで構成されている。また、反射膜12は、エッチングによって形成することもできる。   Light emitted from the light source 11 in a direction parallel to the substrate 19 is reflected by the reflective film 12. In the second embodiment, the reflective film 12 is formed on a part of the silicon substrate 19. Further, the angle of the reflection surface of the reflection film 12 is preferably 45 degrees with respect to the optical axis of the light emitted from the light source 11, but is not limited to this angle. The reflective film 12 is composed of a light absorbing film. The light absorption film is made of, for example, an Au / Ti / Si substrate (405 nm reflectance: about 40%), a SiO / Al: Si / Au / Ti / Si substrate (405 nm reflectance: about 58%), or the like. . The film thickness of the light absorption film is, for example, 200 nm to 400 nm. The reflective film 12 can also be formed by etching.

反射膜12で反射した光は、回折素子14、コリメータレンズ15、対物レンズ16を通って、光ディスク17上に集光する。光ディスク17上に集光した光は、光ディスク17における反射層で反射し、対物レンズ16、コリメータレンズ15を通って、回折格子14に入射する。回折素子14は、入射する光を2つの受光素子13a及び13b側へ分光する。受光素子13a及び13bは、回折格子14で分光された光を受光し、電気信号に変換して出力することによって、ディスク17に記録されている情報を再生することができる。   The light reflected by the reflective film 12 passes through the diffraction element 14, the collimator lens 15, and the objective lens 16 and is collected on the optical disk 17. The light collected on the optical disc 17 is reflected by the reflection layer of the optical disc 17, passes through the objective lens 16 and the collimator lens 15, and enters the diffraction grating 14. The diffraction element 14 splits incident light toward the two light receiving elements 13a and 13b. The light receiving elements 13a and 13b can reproduce the information recorded on the disk 17 by receiving the light dispersed by the diffraction grating 14, converting it into an electric signal and outputting it.

ここで、図2は、405nmの発振波長をもつ半導体レーザ光源のレーザ出力と相対雑音強度との関係を表すグラフである。図2に示すように、半導体レーザの出力が減少すると、急激に相対雑音強度が増加することがわかる。相対雑音強度の増加は、光ディスクの再生信号特性を悪化させる原因となる。   Here, FIG. 2 is a graph showing the relationship between the laser output of a semiconductor laser light source having an oscillation wavelength of 405 nm and the relative noise intensity. As shown in FIG. 2, it can be seen that when the output of the semiconductor laser decreases, the relative noise intensity increases rapidly. An increase in relative noise intensity causes a deterioration in reproduction signal characteristics of the optical disc.

相対雑音強度が十分に小さくなる光源11の出力をA(W)、回折格子14とコリメータレンズ15と対物レンズ16などを含む光ピックアップ18の光の利用効率をB(%)、光ディスク17を再生するために最適な再生信号出力をC(W)としたときに、反射膜12の反射率X(%)は、
X≒C/(A×B) ・・・(数式2)
の条件を満たすように形成する必要がある。例えば、光源11の出力を2mW、光ピックアップ18の光の利用効率を25%、光ディスク17の再生出力を0.25mWとした場合、反射膜12の反射率は50%程度となる。
The output of the light source 11 having a sufficiently small relative noise intensity is A (W), the light use efficiency of the optical pickup 18 including the diffraction grating 14, the collimator lens 15, the objective lens 16, and the like is B (%), and the optical disc 17 is reproduced. When the optimum reproduction signal output for C is (C), the reflectance X (%) of the reflective film 12 is
X≈C / (A × B) (Formula 2)
It is necessary to form so as to satisfy the conditions. For example, when the output of the light source 11 is 2 mW, the light utilization efficiency of the optical pickup 18 is 25%, and the reproduction output of the optical disk 17 is 0.25 mW, the reflectance of the reflective film 12 is about 50%.

以上のように実施の形態2によれば、数式2に示す反射率を有する反射膜12を配したことにより、光ディスク17の再生時に、光源11の発光パワーを量子ノイズが十分に低くなるように減衰させることができ、光ディスク17の盤面上におけるパワーを低く保つことができるため、光ディスク17の劣化及びデータの誤消去を防止することができる。また、従来のようなフィルタを搭載しないため、簡単な構成で実現することができコストダウンすることができるとともに、光学的精度を損なうことがない。   As described above, according to the second embodiment, by providing the reflective film 12 having the reflectance shown in Formula 2, the light emission power of the light source 11 is sufficiently reduced to reduce the quantum noise during reproduction of the optical disc 17. Since it can be attenuated and the power on the surface of the optical disk 17 can be kept low, it is possible to prevent the optical disk 17 from being deteriorated and erroneous data erasure. In addition, since a conventional filter is not mounted, it can be realized with a simple configuration, the cost can be reduced, and the optical accuracy is not impaired.

また、反射膜12を基板19の一部に形成したことにより、簡単な構成で実現できるとともに、コストダウンを図ることができる。   Further, since the reflective film 12 is formed on a part of the substrate 19, it can be realized with a simple configuration and cost can be reduced.

本発明の受発光素子および光ピックアップ装置は、短波長半導体レーザを用いる場合の光ディスク再生装置、特にブルーレイディスクやHD−DVDの再生装置として有益である。   The light emitting / receiving element and the optical pickup device of the present invention are useful as an optical disc reproducing device, particularly a Blu-ray disc or HD-DVD reproducing device when a short wavelength semiconductor laser is used.

実施の形態1における受発光素子および光ピックアップ装置の模式図Schematic diagram of light receiving and emitting element and optical pickup device in Embodiment 1 半導体レーザ光源のレーザ出力と相対雑音強度の相関を示す特性図Characteristic diagram showing correlation between laser output of semiconductor laser light source and relative noise intensity 実施の形態2における受発光素子および光ピックアップ装置の模式図Schematic diagram of light emitting / receiving element and optical pickup device in Embodiment 2 従来の光ピックアップの構成を示す模式図Schematic diagram showing the configuration of a conventional optical pickup

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 反射ミラー
2a 反射面
3 受光素子
4 回折格子
5 コリメータレンズ
6 対物レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Reflecting mirror 2a Reflecting surface 3 Light receiving element 4 Diffraction grating 5 Collimator lens 6 Objective lens

Claims (12)

光源と、
前記光源からの照射光を反射する反射膜を備えたミラーと、
前記光源と前記ミラーが配されるとともに、表面に受光素子を有する基板とを備えた受発光素子において、
前記光源は、
照射光を前記基板に対して平行に照射するように配され、
前記ミラーは、
前記照射光を前記基板の表面に対して垂直上方に反射するように配され、
前記光源の量子ノイズが十分に低下する出力をA(W)とし、前記ミラーから光ディスクまでの光の伝達効率をB(%)とし、前記光ディスク再生に必要な再生出力をC(W)とした場合に、前記反射膜の反射率X(%)が、
X≒C/(A×B)
の関係を満たすように形成されていることを特徴とする受発光素子。
A light source;
A mirror provided with a reflective film for reflecting the irradiation light from the light source;
In the light emitting / receiving element including the light source and the mirror and a substrate having a light receiving element on the surface,
The light source is
Arranged to irradiate irradiation light parallel to the substrate,
The mirror is
The irradiation light is arranged to reflect vertically upward with respect to the surface of the substrate,
The output at which the quantum noise of the light source is sufficiently reduced is A (W), the light transmission efficiency from the mirror to the optical disk is B (%), and the reproduction output necessary for reproducing the optical disk is C (W). In this case, the reflectance X (%) of the reflective film is
X≈C / (A × B)
It is formed so that the relationship may be satisfied.
前記光源は、半導体レーザで構成されている、請求項1記載の受発光素子。   The light emitting / receiving element according to claim 1, wherein the light source includes a semiconductor laser. 前記光源は、緑色から紫外線の波長領域で発光可能な半導体レーザで構成されている、請求項1記載の受発光素子。   The light emitting / receiving element according to claim 1, wherein the light source includes a semiconductor laser capable of emitting light in a wavelength region from green to ultraviolet. 前記ミラーの反射膜は、光吸収膜で構成されている、請求項1記載の受発光素子。   The light receiving / emitting element according to claim 1, wherein the reflection film of the mirror is formed of a light absorption film. 前記ミラーは、前記基板をエッチングして形成された、請求項1記載の受発光素子。   The light emitting / receiving element according to claim 1, wherein the mirror is formed by etching the substrate. 前記ミラーは、前記光源の照射光に対して40〜50°の角度を有する、請求項1記載の受発光素子。   The light receiving and emitting element according to claim 1, wherein the mirror has an angle of 40 to 50 ° with respect to the irradiation light of the light source. 光源と、
前記光源からの照射光を反射する反射膜を有したミラーと、
前記光源と前記反射ミラーとを備えるとともに、表面に受光素子を具備した基板と、
前記ミラーからの光を透過するとともに、光ディスク側からの戻り光を分光する光路分岐手段と、
前記光路分岐手段からの光を光ディスクの情報層上に集光させる集光手段とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記光源は、
照射光を前記基板に対して平行に照射するように配され、
前記ミラーは、
前記照射光を前記基板の表面に対して垂直上方に反射するように配され、
前記光源の量子ノイズが十分に低下する出力をA(W)とし、前記ミラーから光ディスクまでの光の伝達効率をB(%)とし、前記光ディスク再生に必要な再生出力をC(W)とした場合に、前記反射膜の反射率X(%)が、
X≒C/(A×B)
の関係を満たすように形成されていることを特徴とする光ピックアップ装置。
A light source;
A mirror having a reflective film for reflecting the irradiation light from the light source;
A substrate having the light source and the reflection mirror, and a light receiving element on the surface,
An optical path branching unit that transmits the light from the mirror and splits the return light from the optical disk side;
A light pickup device including a light collecting means for collecting light from the optical path branching means on an information layer of an optical disc,
The light source is
Arranged to irradiate irradiation light parallel to the substrate,
The mirror is
The irradiation light is arranged to reflect vertically upward with respect to the surface of the substrate,
The output at which the quantum noise of the light source is sufficiently reduced is A (W), the light transmission efficiency from the mirror to the optical disk is B (%), and the reproduction output necessary for reproducing the optical disk is C (W). In this case, the reflectance X (%) of the reflective film is
X≈C / (A × B)
An optical pickup device formed to satisfy the above relationship.
前記光源は、半導体レーザで構成されている、請求項7記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 7, wherein the light source includes a semiconductor laser. 前記光源は、緑色から紫外線の波長領域で発光可能な半導体レーザで構成されている、請求項7記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 7, wherein the light source includes a semiconductor laser capable of emitting light in a wavelength region from green to ultraviolet. 前記ミラーの前記反射膜は、光吸収膜で構成されている、請求項7記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 7, wherein the reflection film of the mirror is formed of a light absorption film. 前記ミラーは、前記基板をエッチングして形成された、請求項7記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 7, wherein the mirror is formed by etching the substrate. 前記ミラーは、前記光源の照射光に対して40〜50°の角度を有する、請求項7記載の光ピックアップ装置。   The optical pickup device according to claim 7, wherein the mirror has an angle of 40 to 50 ° with respect to the irradiation light of the light source.
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