JP2765664B2 - 焦点検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスク等の光学
式情報記録媒体に対して情報の記録および／または再生
を行う記録／再生装置に用いる光ピックアップに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６２−２３６１５２号公報に示さ
れた従来の技術を図１１に示し、以下に説明する。

【０００３】レーザダイオード１から出射された光の一
部が、光路上の受光素子２でモニターされ、前記受光素
子２の出力に基づいて自動出力制御装置（以下、ＡＰＣ
という）を行うことにより、記録媒体３に照射される光
量を適正なレベルに保持できるようにしている。

【０００４】また、特開平１−２２０１３３号公報に示
された従来の技術を図１２，１３，１４に示し、以下に
説明する。

【０００５】図１２，１３において、レーザダイオード
１１から出射された光は、コリメートレンズ１２，ビー
ムスプリッター１６，λ／４板１９，ミラー１８，対物
レンズ１３を経てディスク１４に集光され、光情報を含
んだ反射光が、対物レンズ１３，ミラー１８，λ／４板
１９，ビームスプリッター１６，集光レンズ１７，ホロ
グラム素子２０を経て光検出器１５へ導かれる。ホログ
ラム素子２０では、互いに逆方向に非点収差を生じるよ
うな±１次光が発生し、光検出器上にスポット２８，３
０を形成する。また、０次光はスポット２９となる。ス
ポット２８，３０は、互いに逆方向の非点収差を持った
スポットであり、デフォーカス時には、図１３の
（ａ），（ｃ）に示したようなだ円の形状になる。ここ
で、光検出器２１，２２，２３，２４，２５，２６の出
力をＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６とすると、フ
ォーカスエラー信号ＦＥＳは、 ＦＥＳ＝（Ａ１＋Ａ５＋Ａ６）−（Ａ２＋Ａ３＋Ａ４） により、得ることができる。この技術では、ホログラム
素子で発生する＋１次光と、−１次光の両方を用いてフ
ォーカスエラー検出を行うので、光量を有効に利用でき
感度の高い検出を可能にしている。さらに、図１４に示
すように、面発光レーザ９４と、光検出器２１〜２６と
が、同一基板９５上に配置されたものが示されている。
これによって、光ピックアップ組み立て時の、光検出器
の調整の必要がなくなり、したがって、組立工数が減り
低コストを実現できる。

【０００６】特開平１−２２９４３７号公報に示された
技術を図１５，１６に示し、以下に説明する。

【０００７】フォーカスエラー信号は、前述の特開平１
−２２０１３３号公報に示されたものと同様にホログラ
ム素子３２で互いに逆方向に非点収差を生じるような±
１次光が発生させ、各々の光を光検出器で受光すること
により得る。

【０００８】この場合には、発光部と、受光部が同一半
導体上に形成されており、活性層に、順バイアス及び、
逆バイアスをかけることで、これを実現している。これ
によって、光検出器と光源を、無調整で精度良く配置す
ることを可能としている。

【０００９】特開平１−２３７９３９号公報には、図１
７に示したような光ピックアップに用いる素子が示され
ている。以下、図１７を用いて、上記素子の説明をす
る。

【００１０】上記素子は、半導体基板４３，半導体レー
ザ４１，半透過膜付プリズム４２，光検出器４５，４
６、半導体の保護層４４，光検出器４５の前に付けられ
た半透過膜４７から構成されている。半導体レーザ４１
から出射された光４９ａは、半透過面４２ａで反射し、
光ディスクへ向かう。光ディスクからの半射光４９ｂ
は、半透過面４２ａを透過し、半透過膜４７に入射し、
この膜を透過した光が光検出器４５で受光され、この膜
を反射した光は、プリズム４２の反射面４２ｃで反射さ
れたのち、光検出器４６で受光される。

【００１１】このように、光検出器４５の上に半透過膜
４７を設けることにより、光検出器４５に入射した光を
受光するのみならず反射し、他の光検出器４６へ導くこ
とができる。すなわち、光検出器４５が受光素子として
の役割と、ミラーとしての役割を果たすことになり、機
能の複合化、素子の小型化を実現している。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２２０１３
３号公報の技術では、光源と光検出器が別体となってお
り、装置が大型になってしまう。また、図１４に示した
技術では、光検出器のＸ軸（図１４）上に非常に厳しい
精度で半導体レーザをマウントしなければならず、その
方法がなかなか面倒である。

【００１３】一方、特開平１−２２９４３７号公報に示
された技術では、光検出器の受光領域が活性層に限ら
れ、非常に狭い範囲しか受光することができない。その
ため、感度の高いフォーカス検出が困難である。

【００１４】また、特開昭６２−２３６１５２号公報の
技術では、光路上の受光素子の出力を光学系の調整に用
いるような手段は示されていない。

【００１５】さらに、特開平１−２３７９３９号公報の
技術でも、反射および受光機能を有した受光素子を、光
学系の調整に用いるような手段は示されていない。

【００１６】本発明は、以上の問題点に着目してなされ
たもので、調整を簡単にでき、したがって安価に出来る
とともに、感度の高いフォーカスエラー信号を検出でき
るような光ピックアップを提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】調整を容易にするため
に、この発明では、同一半導体基板上にフォーカスエラ
ー検出用の受光素子と、光源からの光束を反射すると共
に受光部としての機能を有する反射・受光素子とを形成
し、光源と受光素子の形成された半導体基板を、同一の
基板にマウントする。上記反射・受光素子は、平面の少
なくとも一つの方向に２分割されている。上記基板へ、
受光部付半導体基板および、光源をマウントするとき、
光源からの光束を、反射・受光素子で差動検出し位置合
わせを行う。

【００１８】

【作用】感度の高いフォーカスエラー信号を得るため
に、光学系を光源、上記受光部付半導体基板、フォーカ
スエラー検出用ビームを発生する光学素子、対物レンズ
より構成し、前記光学素子で発生したビームをフォーカ
スエラー検出用受光素子で受光することにより、多くの
光量を取り込み、感度の高いフォーカスエラー信号を得
ることができる。

【００１９】

【実施例】図１，２，３，４は、この発明の第一実施例
を示す各概要図である。この実施例では、同一基板６２
にマウントされたＬＤ６１、および受光部付半導体基板
５０を用い、ＬＤ６１から出た光束５４は、上記半導体
基板上の反射・受光素子５１で反射され、ホログラム素
子６３を透過し対物レンズ６４を経てディスク６５に投
射される。ディスク６５での反射光は、対物レンズ６４
を経て、ホログラム素子６３に入射し、その±１次光を
受光素子５２，５３で受光されると共に、ホログラム素
子６３により±１次光に非点収差を与えて、受光素子５
２，５３上で±１次光のビーム形状が互いに逆方向に変
化するようにする。ここで、受光素子５２，５３は、そ
れぞれ３分割になっている。また、デフォーカス時の受
光素子５２，５３上のスポット形状は、図４の（ａ），
（ｃ）に示す形状概要図のようになる。よって、フォー
カスエラー信号ＦＥＳは、受光素子５２ａ，５２ｂ，５
２ｃ，５３ａ，５３ｂ，５３ｃの出力をＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆとした時、 ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｅ＋Ｆ）−（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ） で得ることができる。

【００２０】一方、光源６１、および受光部付半導体基
板５０を基板６２にマウントする時には、ＬＤ６１の出
射光束５４を反射・受光素子５１でモニターし、５１
ａ，５１ｂの出力差を見ながらＬＤ６１の光軸と、受光
素子５２，５３とのｙ方向への調整を行う。本実施例の
場合、受光素子５２，５３は、ｙ方向のみに分割されて
いるので、ｘ方向への調整はラフでかまわない。

【００２１】図５は、この発明の第二実施例の受光素子
５８，５９及び、反射・受光素子５７と、デフォーカス
時のスポット形状（ａ），（ｃ）を示したものである。
受光素子５８，５９及び、反射・受光素子５７がそれぞ
れ４分割になり、ホログラム素子で発生する±１次光の
非点収差の方向が４５°回転した以外は、第一実施例と
同じ構成となっている。

【００２２】フォーカスエラー信号ＦＥＳは、受光素子
５８ａ，５８ｂ，５８ｃ，５８ｄ，５９ａ，５９ｂ，５
９ｃ，５９ｄの出力をＩ，II，III，IV，Ｖ，VI，VII，
VIIIとした時、 ＦＥＳ＝（Ｉ＋III＋VI＋VIII）−（II＋IV＋Ｖ＋VII） で得ることができる。

【００２３】一方、ＬＤ６１、および受光部付半導体基
板５０を基板６２にマウントする時には、光源６１の出
射光束５４を反射・受光素子５７でモニターし、５７ａ
＋５７ｄと、５７ｂ＋５７ｃとの出力差を見ながらＬＤ
６１の光軸と、受光素子５８，５９とのｙ方向への調整
を、また、５７ａ＋５７ｂと、５７ｃ＋５７ｄとの出力
差を見ながら光源６１の光軸と、受光素子５８，５９と
のｘ方向への調整を行う。

【００２４】図６，７，８，９は、この発明の第三実施
例を示すものである。この実施例では、同一基板７２に
マウントされたＬＤ７１、および受光部付半導体基板８
０を用い、ＬＤ７１からでた光束７５は上記半導体基板
上の反射・受光素子８１で反射され、プリズム７３，対
物レンズ７４を経てディスク７５に投射される。ディス
ク７５での反射光は、対物レンズ７４を経てプリズム７
３に入射し、プリズム内の半透過面９０，反射面９１で
反射され受光素子８２に導かれる。ここで、ディスク７
５からの反射光はプリズム７３内で、光軸と傾いた面９
１，９２を通るので非点収差を生じる。よって、デフォ
ーカス時の受光素子８２上のスポット８３の形状は、図
８の（ａ），（ｃ）のようになり、フォーカスエラー信
号ＦＥＳは、受光素子８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ
の出力をＧ，Ｈ，Ｉ，Ｊとした時、 ＦＥＳ＝（Ｇ＋Ｉ）−（Ｈ＋Ｊ） で得ることができる。

【００２５】また、ＬＤ７１、および受光部付半導体基
板８０をマウントする時には、第一，第二実施例と同様
に、ＬＤ７１の出射光束７６を反射受光素子８１でモニ
ターしながら調整を行う。

【００２６】なお、この発明は上述した実施例におい
て、反射・受光素子をシリコン上に形成した場合、その
ままでも使えるが、大きな反射率を得ることができな
い。そこで、例えば図１０のように、上記反射・受光素
子の上に金属や、誘電体のコーティング層９３を施し、
反射率を大きくして使うとより効果的である。

【００２７】さらに、この発明は上述した実施例にのみ
限定されるものではなく、例えば、ホログラム素子によ
って、±１次光の結像位置を変え、ビームサイズ法によ
りフォーカスエラー検出をするよう構成することもでき
る。

【００２８】

【発明の効果】反射・受光素子を、フォーカスエラー検
出用の受光素子の間に配置し、光源からの光束を受光，
モニターしながら、受光部付半導体基板および、光源を
同一基板にマウントすることにより調整を容易にし、し
たがって、調整工数を大幅に低減でき、低コストを実現
できる。

【００２９】さらに、ホログラム素子の＋１次光と、−
１次光の両方を一対のフォーカスエラー検出用受光素子
で受光することにより、光量を有効に利用できるので、
感度の高いフォーカスエラー信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例装置の構成概要図

【図２】本発明の第１の実施例装置における受光素子部
の構造概要図

【図３】本発明の第１の実施例装置における発光素子−
受光素子部の構造概要図

【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は同実施例装置におけ
る受光素子上のスポット形状概要図

【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施
例装置における受光素子上のスポット形状概要図

【図６】本発明の第３の実施例装置の構成概要図

【図７】本発明の第３の実施例装置における受光素子部
の構造概要図

【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第３の実施
例装置における受光素子上のスポット形状概要図

【図９】本発明の各実施例装置に用いられる光学素子部
の構造概要図

【図１０】本発明の各実施例装置に用いることができる
受光素子部の断面概要図

【図１１】従来例の光ピックアップ装置の構成概要図

【図１２】従来例の別の光ピックアップ装置の光学系部
分の構成概要図

【図１３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来例の別の光ピ
ックアップ装置における受光素子上の集光スポット形状
概要図

【図１４】（ａ），（ｂ）は同従来例の光ピックアップ
装置における受光素子の平面図，断面図

【図１５】従来例の他の光ピックアップ装置の構成概要
図

【図１６】従来例の他の光ピックアップ装置に用いられ
る発光素子−受光素子の構造概要図

【図１７】従来例のさらに別の光ピックアップ装置の構
成概要図

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ 受光素子 ３ 記録媒体 ４ 偏光プリズム ５ 整形プリズム ６ 臨界角プリズム ７ ハーフミラー ８ 情報用光検出器 ９ 制御用光検出器 １０ ＡＰＣ回路 １１ レーザダイオード １２ コリメータレンズ １３ 対物レンズ １４ ディスク １５ 光検出器 １６ ビームスプリッター １７ 集光レンズ １８ ミラー １９ λ／４板 ２０ ホログラム素子 ２１〜２６ 光検出器 ２７ 受光素子 ２８〜３０ 集光スポット ３１ 半導体レーザ ３２ ホログラム回折格子 ３３ 集光レンズ ３４ 光ディスク ３５ 半導体基板 ３６〜３９ 受光素子 ４０ａ キャップ層 ４０ｂ ｐクラッド層 ４０ｃ 活性層 ４０ｄ ｎクラッド層 ４０ｅ ｎ型ＧａＡｓ基板 ４１ 半導体レーザ ４２ 半透過膜プリズム ４２ａ〜４２ｃ プリズム面 ４３ 半導体基板 ４４ 半導体保護層 ４５，４６ 光検出器 ４７ 半透過膜 ４８ 樹脂 ４９ａ，４９ｂ 光路 ５０ 半導体基板 ５１ 反射・受光素子 ５２，５３ 受光素子 ５４ 光束 ５５，５６ 集光ビーム形状 ５７ 反射・受光素子 ５８，５９ 受光素子 ６１ 半導体レーザ ６２ ベース基板 ７１ 半導体レーザ ７２ ベース基板 ７３ プリズム ７４ 対物レンズ ７５ ディスク ７６ 出射光束 ８０ 半導体基板 ８１ 反射・受光素子 ８２ 受光素子 ８３ 集光スポット ９０ プリズム７３の半透過面 ９１ プリズム７３の反射面 ９２ プリズム７３の透過面 ９３ コーティング膜 ９４ 面発光レーザ ９５ 半導体基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 裕一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 子工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/09

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも光源と、その出射光を反射する
   ミラー面と、少なくともフォーカスエラー検出用ビーム
   を発生する光学素子と、前記反射光を光記録媒体に投射
   する収束光学系と、前記光記録媒体からの反射光を受光
   するフォーカスエラービーム用光検出器から構成され、
   前記ミラー面と、前記光検出器が、同一半導体基板に配
   置されると共に、前記ミラー面は、少なくとも２分割以
   上の光検出器の機能を有し、この光検出器の出力の差動
   によって、光源とフォーカスエラービーム用光検出器の
   位置を調整することを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】フォーカスエラー検出用ビームを発生する
   光学素子をホログラム素子で構成したことを特徴とする
   請求項１記載の焦点検出装置。