JP3541416B2 - 光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、光磁気信号を検出する光学装置、特に新規な光学素子を備えた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学装置、いわゆる光磁気ディスクドライブの光磁気ピックアップ部では、ウォーラストンプリズム、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）などの偏光素子を用い、各光学部品をハイプリッドに組み立てて構成されている。このため光磁気ピックアップ全体の構成が複雑且つ大きくなり、また光学的な配置設定に際して高いアライメント精度を必要としていた。
しかも、各光学素子単体が高価であるために、光磁気ピックアップのコストダウンが図りにくいという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、その光学部品点数の削減及び光学的な配置設定に際してのアライメントの容易化を可能にし、装置全体の構成の簡潔化及び小型化を図り、併せて安価に提供できるようにするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と複数に分割された受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の受光素子３２とを備え、光磁気媒体３６からの戻り光を分割し、一方の戻り光を光学素子１の複数に分割された受光部５にて受光しサーボ信号を検出し、他方の戻り光を他の受光素子３２にて受光し光磁気信号を検出する構成とする。
【０００５】
第２の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と複数に分割された受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の第１及び第２の受光素子４４及び４５とを備え、光磁気媒体３６からの戻り光を分割し、一方の戻り光を光学素子１の複数に分割された受光部５にて受光しサーボ信号を検出し、第１及び第２の受光素子４４及び４５を用いた差動構造により他方の戻り光を受光し、光磁気信号を差動検出する構成とする。
【０００６】
第３の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の受光素子７２と、左旋光板７６と右旋光板７５からなる偏光手段７３とを備え、出射光を一方の旋光板７５又は７６を通過させて光磁気媒体３６に照射し、光磁気媒体３６からの戻り光を他方の旋光板７６又は７５を通過させ、２分割された夫々の戻り光を光学素子１の受光部５と他の受光素子７２に受光し、光学素子１の受光部５と他の受光素子７２を用いた差動構造により光磁気信号を差動検出する構成とする。
【０００７】
【作用】
上述した第１〜第３の発明においては、発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置された光学素子１を用い、光磁気媒体３６で反対した戻り光を、発光部４から光磁気媒体３６へ向かう出射光の光路と同じ光路を経て受光部５で受光することにより、光学装置を構成する光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化及び小型化をはかることができる。
【０００８】
そして、光学素子１において、発光部４と受光部５が近接配置され、つまり、収束手段（光学レンズ）の共焦点位置にある発光部４に対し、その共焦点近傍位置に受光部５が配置されているので、相互の光学的位置関係が高精度に得られ、しかも、発光部４及び受光部５を一体化した構成であるので、装置の組立てに際してもアライメントが容易となる。
【０００９】
第１の発明では、光学素子１の複数の受光部５に一方の戻り光を受光させてフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等のサーボ信号を検出し、他の受光素子３２に他方の戻り光を受光させて光磁気信号を検出する。このように光学素子１上の受光部５でサーボ信号を検出するので、光磁気信号を検出する他の受光素子３２は分割する必要がなく、アライメントに対して高精度を要しない。
【００１０】
第２の発明によれば、他の受光素子４４，４５を用いた差動構造により、他方の戻り光を受光し光磁気信号を差動検出することにより、光強度に関するノイズが除去され、高いＳ／Ｎ比をもって光磁気信号の検出ができる。
【００１１】
第３の発明によれば、往復する光を右旋光板７５及び左旋光板７６を通過することで戻り光の偏光方向が所定の角度（例えば４５°）に回転される。この戻り光を分割して夫々光学素子１の受光部５と他の受光素子７２で受光し、光学素子１の受光部５と他の受光素子７２を用いた差動構造により光磁気信号を差動検出することにより、更に光学部品点数を削減してＳ／Ｎ比のよい光磁気信号を検出することができる。
【００１２】
【実施例】
本発明による光学装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、図４〜図１２を用いて本発明の光学装置に使用される新規な光学素子について説明する。
図４において、１は光学素子、２は例えば光記録媒体等の被照射部、３は収束手段即ち集光光学レンズを示す。
【００１４】
光学素子１は、発光部４と受光部５とが共通の基板６上に一体化されて成り、発光部４からの出射光が、被照射部２に収束照射し、この被照射部２から反対された戻り光が収束手段３によって集光され、収束手段３の共焦点の近傍位置に配置された受光部５に受光されるように構成される。この構成では発光部４からの出射光が、被照射部２において反射される前及び後において、その光軸を鎖線ａで示すように、互いに同軸の経路を通過して受光部５において受光される構成とする。
【００１５】
この光学素子１では、発光部４が水平共振器を有する半導体レーザ８、反射鏡７とで構成され、受光部５がフォトダイオード（ＰＤ）で構成される。半導体レーザ８は、これからの出射光を反射鏡７によって反射させて被照射部２に向かう経路に一致させている。
【００１６】
そして、受光部５に向かう戻り光ＬR は、光回折限界近傍まで収束させるものであり、受光部５はその少なくとも一部の受光面が、この光回折限界内、すなわち発光部４からの出射光の波長をλ、収束手段３の開口数をＮＡとするとき、受光面の配置基準面Ｓを横切る発光部１からの出射光の光軸ａからの距離が１．２２λ／ＮＡ以内の位置に設けられるようにする。
【００１７】
また、この場合、図４及び図５に示すように、受光部５の受光面の配置基準面Ｓでの発光部４の出射光の直径φs を、上記光回折限界の直径φd より小とし、受光部５の有効受光面は、発光の直径φs 外に位置するようにする。ここで発光部４の光源として半導体レーザを用いると、その出射光の直径φs は、約１〜２μｍ程度とすることができる。一方、収束手段３の開口数ＮＡが例えば０．０９〜０．１、出射光の波長λが７８０ｎｍ程度の場合、回折限界すなわちφd は１．２２λ／ＮＡ≒１０μｍ程度となる。
【００１８】
そして、収束手段３の一の焦点位置に発光部４を配置する。具体的にはこの共焦点位置に半導体レーザ７からの出射光のウエストが位置するようにする。そして、収束手段３の他方の焦点に被照射部２が位置するようにする。
【００１９】
この光学素子１においては、発光部４からの出射光を収束手段３すなわち、集光光学レンズを介してその共焦点位置に配置した被照射部２の光記録媒体に照射すると、その照射光の光記録媒体２から反射された戻り光、すなわち記録情報を含んで反射した戻り光が再び収束手段３によって集光され、共焦点位置近傍に配置された受光部５のフォトダイオードに入射し、この戻り光が受光部５で受光検出されるようになる。即ち電気信号に変換され再生信号として取り出される。
【００２０】
このとき、受光部５のフォトダイオードの受光面を、光軸ａからの距離がφs ／２より大で少なくともφd ／２以内になる領域を含む位置に配置すれば、受光部４によって被照射部２からの戻り光を出射光と確実に分離して検出することができるようになる。
【００２１】
この光学素子１は、上述したように発光部４と受光部５とを共通の基板６に一体化してつくりつけた構造とすることによって、両者を必要十分に上述した所定の位置関係に、容易に、かつ確実に設定して構成することができる。
【００２２】
次に、上述した光学素子１の製造方法の代表例を説明する。この例は選択的ＭＯＣＶＤによって製造する場合である。
【００２３】
図６Ａに示すように、第１導電型例えばｎ型の（１００）結晶面を主面とするＧａＡｓ基板よりなる基板６上に、半導体レーザを構成する各半導体層をエピタキシャル成長する。すなわち、例えば順次基板６と同導電型のＡｌＧａＡｓよりなる第１のクラッド層１２、例えばＧａＡｓよりなる活性層１３、第１のクラッド層１２と異なる第２導電型例えばｐ型の第２のクラッド層１４とを順次ＭＯＣＶＤ等によってエピタキシーした積層半導体層を構成する。
【００２４】
次に、図６Ｂに示すように、これらエピタキシャル成長した半導体層１４，１３および１２の一部を半導体レーザＬＤとして残して少なくとも最終的に反射鏡７を形成する部分をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等によってエッチングする。そしてこのエッチング面による半導体層の端面を半導体レーザＬＤの一方の共振器端面１８Ａとし、この端面１８Ａと対向する面を同様に例えばＲＩＥによってエッチングして他方の共振器端面１８Ｂとし、両端面１８Ａおよび１８Ｂ間に半導体レーザの水平共振器を構成する。この場合、図示しないが、最終的に半導体レーザの共振器を構成する領域を挟むように電流阻止領域を不純物のイオン注入によって形成する。
【００２５】
次いで、図６Ｃに示すように、基板６上に残された積層半導体層すなわち半導体レーザＬＤの構成部を覆って、選択的ＭＯＣＶＤのマスク層１９例えばＳｉＯ2 ，ＳｉＮ等の例えば絶縁層を被着形成する。
【００２６】
次に、図７Ａに示すように、マスク層１９によって覆われていない基板６上に例えば第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓによる第１の半導体層２０を選択的にＭＯＣＶＤによって形成する。
【００２７】
続いて、図７Ｂに示すように、第２導電型例えばｐ型のＧａＡｓによる第２の半導体層２１を選択的にＭＯＣＶＤによって形成し、第１および第２の半導体層２０および２１によってフォトダイオードＰＤを形成する。
【００２８】
次いで、図７Ｃに示すように、マスク層１９をエッチング除去し、半導体レーザＬＤ上と、第２半導体層２０上の一部とに、夫々半導体レーザＬＤとフォトダイオードＰＤの各一方の電極２３および２４をオーミックに被着し、基板６の裏面に共通の電極２５をオーミックに被着する。
【００２９】
この場合、図７Ｂの基板６上に選択的にエピタキシャル成長された半導体層、この例では第１および第２の半導体層２０および２１の、共振器端面１８Ａと対向する面２６が特定された結晶面となる。例えば、半導体レーザの端面１８Ａおよび１８Ｂ間に形成された半導体レーザの水平共振器の共振器長方向、即ち図７Ｃ中矢印ｂで示す方向を〔０１１〕結晶軸方向とするときは対向面２６は｛１１１｝Ａによる斜面として生じ、方向ｂを〔０−１１〕結晶軸方向とするときは｛１１１｝Ｂによる斜面として生じ、いずれも基板６の板面とのなす角が５４．７°となる。また方向ｂを〔１００〕結晶軸方向とするときは対向面２６は｛１１０｝として生じ、基板６の面に対し、４５°をなす。いずれも原子面によるモフォロジーの良い斜面２６として形成される。
【００３０】
したがって、このようにして形成された特定された結晶面による斜面２６を、図７Ｃに示すように、半導体レーザの水平共振器の端面１８Ａからの出射光を反射させて所定方向に向ける反射鏡７とすることができる。この構成によれば、反射鏡７が、結晶面によって形成されることから鏡面性にすぐれ、またその傾きの設定が正確に行われる。
【００３１】
尚、図７で説明した例では、フォトダイオードＰＤを、基板６上にこれと同導電型のｎ型の半導体層２０と、これと異なる導電型のｐ型の半導体層２１とを順次エピタキシャル成長した場合であるが、フォトダイオードＰＤと半導体レーザＬＤとのクロストークを低減化させるために、図６で示した工程を経て後、図８Ａに示すように、半導体層２０および２１のエピタキシャル成長に先立って基板６と異なる第２導電型の例えばｐ型の半導体層２８をエピタキシャル成長し、これを介してフォトダイオードＰＤを構成する半導体層２０および２１をエピタキシーする構成とすることもできる。そして、この場合は、上層の半導体層２１の一部をエッチングして下層の半導体層２０の一部を外部に露呈させ、ここに独立に電極２９をオーミックに被着して、フォトダイオードＰＤの両電極を独立に導出し、半導体層２８をもって半導体レーザＬＤを分離する構成とする。
【００３２】
上述した光学素子１の例では、発光部４と受光部５とを並置的に形成した場合であるが、これと同時に発光部４上にもフォトダイオードＰＤを配置した構成とすることもできる。
【００３３】
この場合の一例をその製造方法の一例と共に説明する。
本例では、図９ＡおよびＢに示すように、図６ＡおよびＢで説明したと同様に、半導体レーザを構成する各半導体層１２，１３，１４を形成し、その半導体レーザの構成部を残して半導体層１２，１３，１４の除去、電流阻止領域の形成を行う。
【００３４】
その後、図９Ｃに示すように、マスク層１９を、半導体層１４上の少なくとも一部に開口１９Ｗを形成するようにして端面１８Ａに形成する。
【００３５】
次いで、図１０Ａ，ＢおよびＣに示すように、図７Ａ，ＢおよびＣで説明したと同様に半導体層２０および２１の形成を行う。このとき、マスク層１９の開口１９Ｗを通じて半導体レーザＬＤ上すなわち半導体層１４上にも半導体層２０および２１の形成を行うことができてフォトダイオードＰＤを形成することができる。
【００３６】
また、この場合においても、図１１に示すように、図９Ａ，ＢおよびＣの工程を経て後に、図１１ＡおよびＢに示すように、半導体レーザＬＤ上に、半導体層２８を介してフォトダイオードＰＤを構成する半導体層２０および２１をエピタキシャル成長し、半導体レーザＬＤ上においてもフォトダイオードＰＤを構成することもできる。
【００３７】
図９〜図１１において、図６〜図８に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
上述の選択的ＭＯＣＶＤは、ガリウム原料ガスとしてＴＭＧ（トリ・メチル・ガリウム）を用いたメチル系ＭＯＣＶＤによることもできるし、ＴＥＧ（トリ・エチル・ガリウム）を用いたエチル系ＭＯＣＶＤによることもできる。そして、上述した光学素子１の例では、フォトダイオードを構成する半導体層２０および２１、更にこれの下の半導体層２８をＧａＡｓによって形成する場合は、そのＭＯＣＶＤは常圧ＭＯＣＶＤ、減圧ＭＯＣＶＤを問わないが、なんらかの要求から各半導体層２０，２１および２８の少なくともいずれかをＡｌＧａＡｓによって構成する場合には、減圧ＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長させるものとする。
【００３９】
発光部４および受光部５の構造および配置等は、種々の構造および配置を採ることができるものである。また、各部の導電型を図示とは逆の導電型に選定することもできる。
【００４０】
例えば、発光部４の半導体レーザは、上述したように第１および第２のクラッド層１２および１４と活性層１３のみによる構造に限られるものでなく、活性層を挟んでガイド層が配置された構成とすることもできるし、第２のクラッド層上にキャップ層を有する構成とすることもできる。更に、特開平３−７６２１８号公開公報に開示された半導体レーザにおけるように、｛１００｝結晶面を主面とする半導体基板に〔０１１〕方向に延びるストライプリッジを形成し、この半導体基板上に少なくとも第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層等をエピタキシャル成長することによってリッジ上にそのストライプ方向に沿う縁部から上方斜め成長速度が遅い｛１１１｝Ｂ面が発生してくることにより、この｛１１１｝Ｂ面による斜面によって挟み込まれた断面３角形の第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層の積層による半導体レーザ部が、他部のリッジの両側の溝上のエピタキシャル成長半導体層と分断されて形成されるいわゆるＳＤＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造とすることもできる。
【００４１】
また、フォトダイオードＰＤは、単数設けることもできるが、例えばフォトダイオードを複数分割構成とすることもできる。図１２はこの場合の概略構成を示し、この場合発光部４を構成する半導体レーザＬＤが、例えば上述したリッジ状のＳＤＨ構成を採り、その活性層１３による水平共振器の光出射端面に対向して図６〜図１１で説明した結晶面によって形成した反射鏡７を形成し、半導体レーザＬＤからの出射光が反射鏡７によって反射されて被照射部（図示せず）に向かうようにし、その周囲に複数個、本例では４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とした場合である。
【００４２】
而して、本発明に係る光学装置は、上述した光学素子１を用いて成るものである。
図１は、本発明に係る光学装置の一実施例を示す。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、他の１つの受光素子例えばフォトダイオード素子３２と、ビームスプリッタ３３と、偏光手段３４と、収束手段３５とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光がビームスプリッタ３３を介して光磁気媒体例えば光磁気ディスク３６上に収束照射され、ここで反射した戻り光がビームスプリッタ３３で分割され、分割された一方の戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子１上の受光部５にて受光され、他方の戻り光が偏光手段３４を通過して他方の受光素子３２にて受光されるように構成する。
【００４３】
偏光手段３４は、偏光選択透過特性をもった偏光板を用いうる。
収束手段３５は、収束光学レンズ、即ち光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１及びビームスプリッタ３３間に配したコリメータレンズ３８と、他方の戻り光を受光素子３２に集光させるための光学レンズ３９とを有して成る。
【００４４】
そして、ここでは、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に光学素子１の発光部４が存するように、具体的には共焦点位置に半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、受光素子３２も、対物レンズ３７と光学レンズ３９とによる収束レンズ系の一の焦点位置に配置するようになす。
【００４５】
かかる構成の光学装置４０では、光学素子１の発光部４からの出射光（紙面に垂直な偏光方向ａをもつ出射光）がコリメータレンズ３８を透過してビームスプリッタ３３に入り、ここで反射して対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によってその偏光面が回転し、その光磁気ディスク３６で反射した戻り光がビームスプリッタ３３に入り分割される。ビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光は、出射光と同じ光路を経て光学素子１上の共焦点位置近傍に配されている受光部５に受光され、ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光は、偏光手段３４を通り、光学レンズ３９を介して受光素子３２に受光される。
【００４６】
光磁気ディスク３６からの戻り光は、上述したように、偏光方向の変化という形の信号であるため、偏光手段３４の偏光方向を戻り光に対して角度を持たせておけば、信号に対応して受光手段に入る光の強度が変化し、光磁気信号が検出できる。
【００４７】
本光学装置４０では、ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光を偏光手段３４を通して受光素子３２に受光させるので、この受光素子３２において光磁気信号、即ち光磁気ディスク３６からの情報に応じた再生出力であるＲＦ（高周波）信号が検出される。そして、光学素子１の受光部５では、複数個、例えば４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とし、この受光部５にビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光を受光させることにより、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ等のサーボ信号を検出する。
【００４８】
上述の光学装置４０によれば、発光部４と受光部５が互いに近接した位置関係をもってモノリシックに共通基板に集積されてなる光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。
【００４９】
そして、従来の各光学部品をハイブリッドに組み立てて構成する光磁気ピックアップの場合には、受光素子を厳密に収束レンズの共焦点の位置に配置することが不可能であったのに対し、本実施例では、光学素子１を用いることにより、その受光部５を例えば１μのオーダで共焦点近傍に配置することが可能となり、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供することができる。
【００５０】
また、光学素子１上の受光部５でサーボ信号を検出するので、ＲＦ信号を検出する受光素子３２は分割する必要がなく、アライメントに対して高精度を要しない。
【００５１】
即ち、サーボ信号は、フォトダイオードに入射する光パターンの形状変化およびサイズ変化による光強度の空間分布をフォトダイオードの分割化によって演算した結果（１のフォトダイオードと他のフォトダイオードの光強度の和あるいは差）によって成り立っている。従って、フォトダイオード分割の中心と光軸を正確なアライメントによって組み付ける必要がある。
これに対して光磁気記録におけるＲＦ信号は、戻り光の偏光方向の時間変化を追うものであるため、偏光方向感受性をもつフォトダイオードを用いるか、あるいは偏光方向によって透過特性が異なる偏光板をＲＦ信号を受けるフォトダイオードの前に配置することによって得ることができる。従って、フォトダイオードを分割する必要はなく、光スポット径より大きいサイズのフォトダイオードを用いることにより、ほぼアライメントフリーになり得る。
一般に用いられている光ピックアップの光学系においては、サーボ信号を取るフォトダイオードとＲＦ信号を取るフォトダイオードは同一であるため、分割フォトダイオードの信号強度和をＲＦ信号としている。
光学素子１の特徴は、発光点と戻り光スポットの中心が完全に一致することであるので、光学素子１上の戻り光スポットの中心のまわりに、受光素子５であるフォトダイオードＰＤを分割配置することにより、いわゆるアライメントフリーの光学系でサーボ信号を検出できる利点がある。また、ＲＦ信号を得るための受光素子３２を専用化することによって、必要に応じた最適化、高機能化が可能となる。
【００５２】
なお、図１において、偏光手段３９を光学素子１側に配し、光学素子１上の受光部５でＲＦ信号を検出し、受光素子３２でサーボ信号を検出するように構成することも可能である。
【００５３】
図２は、本発明に係る光学装置の他の実施例を示す。この光学装置は、ＲＦ信号の検出において差動構成によって光強度変動の影響をなくすようにしたものである。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、ビームスプリッタ３３と、収束手段４２と、差動構造４３を構成するための第１及び第２の受光素子即ちフォトダイオード素子４４，４５、１／２波長板４６および偏光ビームスプリッタ４７とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光がビームスプリッタ３３を介して光磁気媒体である光磁気ディスク３６に収束照射され、ここで反射した戻り光がビームスプリッタ３３で分割され、分割された一方の戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子１上の受光部５にて受光し、他方の戻り光が１／２波長板４６を通り偏光ビームスプリッタ４７で更に分割され、その第１の分割光が第１の受光素子４４にて、第２の分割光が第２の受光素子４５にて、夫々受光されるように構成する。
【００５４】
収束手段４２は、光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１およびビームスプリッタ３３間に配したコリメータレンズ３８と、戻り光の第１および第２の分割光を夫々第１および第２の受光素子４４および４５に集光させるための光学レンズ４８，４９とを有して成る。
【００５５】
そして、ここでも前述と同様に、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に発光部即ちその半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、第１および第２の受光素子４４および４５も、対物レンズ３７と光学レンズ４８とによる収束レンズ系、対物レンズ３７と光学レンズ４９とによる収束レンズ系の夫々の一の焦点位置に配置するようになす。
【００５６】
かかる構成の光学装置５０においては、光学素子１の発光部４からの出射光がコリメータレンズ３８を透過してビームスプリッタ３３に入り、ここで反射して対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によって偏光面が回転し、その光磁気ディスク３６で反射した戻り光がビームスプリッタ３３に入り分割される。
【００５７】
ビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光は、出射光と同じ光路を経て光学素子１上の共焦点位置近傍に配されている受光部５に受光される。受光部５では、前述と同様に例えば４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とし、一方の戻り光を受光することによって、サーボ信号を検出する。
【００５８】
ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光は、１／２波長板４６を透過して偏光ビームスプリッタ４７に入り、ここにおいて、更に分割される。１／２波長板４６を透過した時点で、戻り光の偏光方向（即ち光の振動軸）が４５°回転される。偏光ビームスプリッタ４７を透過した第１の分割光は光学レンズ４８を介して第１の受光素子４４に受光され、偏光ビームスプリッタ４７で反射した第２の分割光は光学レンズ４９を介して第２の受光素子４５に受光される。
【００５９】
１／２波長板４６によって光の偏光方向が４５°回転されて偏光ビームスプリッタ４７に入ることにより、戻り光が等量に分割され、第１および第２の受光素子４４および４５への光量は等分となる。
この第１および第２の受光素子４４および４５からの検出信号を図示せざるも差動アンプに供給し、その信号の差をとることにより、光強度に関するノイズが除去された光磁気信号（ＲＦ信号）が得られる。
【００６０】
かかる光学装置５０によれば、上例と同様に、光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。また、光学素子１を用いることにより、その受光部５を１μのオーダで共焦点近傍に配置できるので、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供できる。
そして、本例では差動構成によって光磁気信号を差動検出するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いＳ／Ｎ比をもって光磁気信号を検出することができる。
【００６１】
図３は、本発明に係る光学装置のさらに他の実施例を示す。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、他の１つの受光素子例えばフォトダイオード素子７２と、偏光手段である偏光ビームスプリッタ４７と、同じく偏光手段となる光を往復通すことによって偏光方向が所定角度、本例では４５°回転せしめる旋光板７３と、収束手段７４とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光が直接偏光ビームスプリッタ４７に入り、旋光板７３を通過して光磁気ディスク３６に収束照射され、ここで反射した戻り光が再び旋光板７３を通過して偏光ビームスプリッタ４７で分割され、分割された一方の戻り光が光学素子１上の受光部５にて受光され、他方の戻り光が受光素子７２にて受光されるように構成する。
【００６２】
旋光板７３は、光路中で２分割されるように、右旋光板７５と左旋光板７６からなり、往路の光（即ち光磁気ディスク３６へ向かう出射光）が右旋光板７５を通過し、復路の光（即ち光磁気ディスク３６で反射した戻り光）が左旋光板７６を通過するように構成する。
これによって、往路の光と復路の光は、同じ方向に回転する。旋光板７３の厚みは２回の通過で光の偏光方向が所定角度、本例では４５°、回転できる厚さに選定される。
収束手段７４は、光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１および偏光ビームスプリッタ４７間に配したコリメータレンズ３８と、戻り光を受光素子７２に集光させるための光学レンズ３９を有して成る。
【００６３】
そして、ここでも、前述と同様に、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に発光部即ちその半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、受光素子７２も、対物レンズ３７と光学レンズ３９とによる収束レンズ系の一の焦点位置に配置するようになす。
【００６４】
ここでは、光学素子１の受光部５と、受光素子７２と、偏光ビームスプリッタ４７と、旋光板７３と、図示せざるも差動アンプを含んで所謂差動構造が構成される。
【００６５】
かかる構成の光学装置７８においては、光学素子１の発光部４からの出射光がコリメータレンズ３８を透過して直接偏光ビームスプリッタ４７に入り、ここで反射して旋光板７３の右旋光板７５を通過して、対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によって偏光面が回転し、光磁気ディスク３６で反射した戻り光が旋光板７３の左旋光板７６を通過して偏光ビームスプリッタ４７に入る。この時点で、光は右旋光板７５および左旋光板７６を通過することによって、偏光方向が４５°回転されている。
【００６６】
そして、この戻り光が偏光ビームスプリッタ４７で分割され、偏光ビームスプリッタ４７で反射した一方の戻り光が光学素子１上の受光部５に受光され、偏光ビームスプリッタ４７を透過した他方の戻り光が受光素子７２に受光される。
【００６７】
旋光板７３を２回通過することによって光の偏光方向が４５°回転されて偏光ビームスプリッタ４７に入ることにより、戻り光が等量に分割され、光学素子１の受光部５と受光素子７２への光量は等分となる。
この光学素子１の受光部５および受光素子７２からの検出信号を図示せざるも差動アンプに供給し、その信号の差をとることにより、光強度に関するノイズが除去された光磁気信号（ＲＦ信号）が得られる。
【００６８】
尚、サーボ信号は光学素子１の受光部５を複数個のフォトダイオードＰＤが分割配置された構成とすることにより、受光部５で検出することができる。
【００６９】
かかる光学装置７８によれば、上例と同様に、光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。また、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供できる。
そして、本例では、光学素子１の受光部５と受光素子７２を用いた差動構成によって光磁気信号を差動検出するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いＳ／Ｎ比をもった光磁気信号を検出することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る光学装置によれば、光学部品点数を削減することができ、且つ高い位置精度をもって構成の簡潔化を図り、装置全体の小型化を図ることができる。従って、光磁気ディスク等の光磁気媒体に対する光磁気ピックアップ装置として、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップ装置を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る光学装置の他の例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る光学装置の他の例を示す構成図である。
【図４】本発明に用いる光学素子の説明に供する構成図である。
【図５】本発明に用いる光学素子の基本的構成の説明図である。
【図６】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その１）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図７】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その２）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図８】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その３）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
【図９】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その１）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図１０】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その２）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図１１】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その３）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
【図１２】本発明に用いる光学素子の他の例の概略的斜視図である。
【符号の説明】
１ 光学素子
２ 被照射部
３ 収束手段
４ 発光部
５ 受光部
６ 基板
７ 反射鏡
８ 半導体レーザ
３２，４４，４５，７２ 受光素子
３５，４２，７４ 収束手段
３３ ビームスプリッタ
３６ 光磁気ディスク
４６ １／２波長板
４７ 偏光ビームスプリッタ
４０，５０，７８ 光学装置
７３ 旋光板
７５ 右旋光板
７６ 左旋光板
【産業上の利用分野】
本発明は、光磁気信号を検出する光学装置、特に新規な光学素子を備えた光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光学装置、いわゆる光磁気ディスクドライブの光磁気ピックアップ部では、ウォーラストンプリズム、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）などの偏光素子を用い、各光学部品をハイプリッドに組み立てて構成されている。このため光磁気ピックアップ全体の構成が複雑且つ大きくなり、また光学的な配置設定に際して高いアライメント精度を必要としていた。
しかも、各光学素子単体が高価であるために、光磁気ピックアップのコストダウンが図りにくいという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、その光学部品点数の削減及び光学的な配置設定に際してのアライメントの容易化を可能にし、装置全体の構成の簡潔化及び小型化を図り、併せて安価に提供できるようにするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と複数に分割された受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の受光素子３２とを備え、光磁気媒体３６からの戻り光を分割し、一方の戻り光を光学素子１の複数に分割された受光部５にて受光しサーボ信号を検出し、他方の戻り光を他の受光素子３２にて受光し光磁気信号を検出する構成とする。
【０００５】
第２の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と複数に分割された受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の第１及び第２の受光素子４４及び４５とを備え、光磁気媒体３６からの戻り光を分割し、一方の戻り光を光学素子１の複数に分割された受光部５にて受光しサーボ信号を検出し、第１及び第２の受光素子４４及び４５を用いた差動構造により他方の戻り光を受光し、光磁気信号を差動検出する構成とする。
【０００６】
第３の発明は、光磁気信号を検出する光学装置において、発光部４と受光部５とが共通の基板６上に近接配置され、発光部４からの出射光の光磁気媒体３６からの戻り光を受光部５によって共焦点近傍で受光検出する光学素子１と、他の受光素子７２と、左旋光板７６と右旋光板７５からなる偏光手段７３とを備え、出射光を一方の旋光板７５又は７６を通過させて光磁気媒体３６に照射し、光磁気媒体３６からの戻り光を他方の旋光板７６又は７５を通過させ、２分割された夫々の戻り光を光学素子１の受光部５と他の受光素子７２に受光し、光学素子１の受光部５と他の受光素子７２を用いた差動構造により光磁気信号を差動検出する構成とする。
【０００７】
【作用】
上述した第１〜第３の発明においては、発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置された光学素子１を用い、光磁気媒体３６で反対した戻り光を、発光部４から光磁気媒体３６へ向かう出射光の光路と同じ光路を経て受光部５で受光することにより、光学装置を構成する光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化及び小型化をはかることができる。
【０００８】
そして、光学素子１において、発光部４と受光部５が近接配置され、つまり、収束手段（光学レンズ）の共焦点位置にある発光部４に対し、その共焦点近傍位置に受光部５が配置されているので、相互の光学的位置関係が高精度に得られ、しかも、発光部４及び受光部５を一体化した構成であるので、装置の組立てに際してもアライメントが容易となる。
【０００９】
第１の発明では、光学素子１の複数の受光部５に一方の戻り光を受光させてフォーカスサーボ、トラッキングサーボ等のサーボ信号を検出し、他の受光素子３２に他方の戻り光を受光させて光磁気信号を検出する。このように光学素子１上の受光部５でサーボ信号を検出するので、光磁気信号を検出する他の受光素子３２は分割する必要がなく、アライメントに対して高精度を要しない。
【００１０】
第２の発明によれば、他の受光素子４４，４５を用いた差動構造により、他方の戻り光を受光し光磁気信号を差動検出することにより、光強度に関するノイズが除去され、高いＳ／Ｎ比をもって光磁気信号の検出ができる。
【００１１】
第３の発明によれば、往復する光を右旋光板７５及び左旋光板７６を通過することで戻り光の偏光方向が所定の角度（例えば４５°）に回転される。この戻り光を分割して夫々光学素子１の受光部５と他の受光素子７２で受光し、光学素子１の受光部５と他の受光素子７２を用いた差動構造により光磁気信号を差動検出することにより、更に光学部品点数を削減してＳ／Ｎ比のよい光磁気信号を検出することができる。
【００１２】
【実施例】
本発明による光学装置の実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
先ず、図４〜図１２を用いて本発明の光学装置に使用される新規な光学素子について説明する。
図４において、１は光学素子、２は例えば光記録媒体等の被照射部、３は収束手段即ち集光光学レンズを示す。
【００１４】
光学素子１は、発光部４と受光部５とが共通の基板６上に一体化されて成り、発光部４からの出射光が、被照射部２に収束照射し、この被照射部２から反対された戻り光が収束手段３によって集光され、収束手段３の共焦点の近傍位置に配置された受光部５に受光されるように構成される。この構成では発光部４からの出射光が、被照射部２において反射される前及び後において、その光軸を鎖線ａで示すように、互いに同軸の経路を通過して受光部５において受光される構成とする。
【００１５】
この光学素子１では、発光部４が水平共振器を有する半導体レーザ８、反射鏡７とで構成され、受光部５がフォトダイオード（ＰＤ）で構成される。半導体レーザ８は、これからの出射光を反射鏡７によって反射させて被照射部２に向かう経路に一致させている。
【００１６】
そして、受光部５に向かう戻り光ＬR は、光回折限界近傍まで収束させるものであり、受光部５はその少なくとも一部の受光面が、この光回折限界内、すなわち発光部４からの出射光の波長をλ、収束手段３の開口数をＮＡとするとき、受光面の配置基準面Ｓを横切る発光部１からの出射光の光軸ａからの距離が１．２２λ／ＮＡ以内の位置に設けられるようにする。
【００１７】
また、この場合、図４及び図５に示すように、受光部５の受光面の配置基準面Ｓでの発光部４の出射光の直径φs を、上記光回折限界の直径φd より小とし、受光部５の有効受光面は、発光の直径φs 外に位置するようにする。ここで発光部４の光源として半導体レーザを用いると、その出射光の直径φs は、約１〜２μｍ程度とすることができる。一方、収束手段３の開口数ＮＡが例えば０．０９〜０．１、出射光の波長λが７８０ｎｍ程度の場合、回折限界すなわちφd は１．２２λ／ＮＡ≒１０μｍ程度となる。
【００１８】
そして、収束手段３の一の焦点位置に発光部４を配置する。具体的にはこの共焦点位置に半導体レーザ７からの出射光のウエストが位置するようにする。そして、収束手段３の他方の焦点に被照射部２が位置するようにする。
【００１９】
この光学素子１においては、発光部４からの出射光を収束手段３すなわち、集光光学レンズを介してその共焦点位置に配置した被照射部２の光記録媒体に照射すると、その照射光の光記録媒体２から反射された戻り光、すなわち記録情報を含んで反射した戻り光が再び収束手段３によって集光され、共焦点位置近傍に配置された受光部５のフォトダイオードに入射し、この戻り光が受光部５で受光検出されるようになる。即ち電気信号に変換され再生信号として取り出される。
【００２０】
このとき、受光部５のフォトダイオードの受光面を、光軸ａからの距離がφs ／２より大で少なくともφd ／２以内になる領域を含む位置に配置すれば、受光部４によって被照射部２からの戻り光を出射光と確実に分離して検出することができるようになる。
【００２１】
この光学素子１は、上述したように発光部４と受光部５とを共通の基板６に一体化してつくりつけた構造とすることによって、両者を必要十分に上述した所定の位置関係に、容易に、かつ確実に設定して構成することができる。
【００２２】
次に、上述した光学素子１の製造方法の代表例を説明する。この例は選択的ＭＯＣＶＤによって製造する場合である。
【００２３】
図６Ａに示すように、第１導電型例えばｎ型の（１００）結晶面を主面とするＧａＡｓ基板よりなる基板６上に、半導体レーザを構成する各半導体層をエピタキシャル成長する。すなわち、例えば順次基板６と同導電型のＡｌＧａＡｓよりなる第１のクラッド層１２、例えばＧａＡｓよりなる活性層１３、第１のクラッド層１２と異なる第２導電型例えばｐ型の第２のクラッド層１４とを順次ＭＯＣＶＤ等によってエピタキシーした積層半導体層を構成する。
【００２４】
次に、図６Ｂに示すように、これらエピタキシャル成長した半導体層１４，１３および１２の一部を半導体レーザＬＤとして残して少なくとも最終的に反射鏡７を形成する部分をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等によってエッチングする。そしてこのエッチング面による半導体層の端面を半導体レーザＬＤの一方の共振器端面１８Ａとし、この端面１８Ａと対向する面を同様に例えばＲＩＥによってエッチングして他方の共振器端面１８Ｂとし、両端面１８Ａおよび１８Ｂ間に半導体レーザの水平共振器を構成する。この場合、図示しないが、最終的に半導体レーザの共振器を構成する領域を挟むように電流阻止領域を不純物のイオン注入によって形成する。
【００２５】
次いで、図６Ｃに示すように、基板６上に残された積層半導体層すなわち半導体レーザＬＤの構成部を覆って、選択的ＭＯＣＶＤのマスク層１９例えばＳｉＯ2 ，ＳｉＮ等の例えば絶縁層を被着形成する。
【００２６】
次に、図７Ａに示すように、マスク層１９によって覆われていない基板６上に例えば第１導電型例えばｎ型のＧａＡｓによる第１の半導体層２０を選択的にＭＯＣＶＤによって形成する。
【００２７】
続いて、図７Ｂに示すように、第２導電型例えばｐ型のＧａＡｓによる第２の半導体層２１を選択的にＭＯＣＶＤによって形成し、第１および第２の半導体層２０および２１によってフォトダイオードＰＤを形成する。
【００２８】
次いで、図７Ｃに示すように、マスク層１９をエッチング除去し、半導体レーザＬＤ上と、第２半導体層２０上の一部とに、夫々半導体レーザＬＤとフォトダイオードＰＤの各一方の電極２３および２４をオーミックに被着し、基板６の裏面に共通の電極２５をオーミックに被着する。
【００２９】
この場合、図７Ｂの基板６上に選択的にエピタキシャル成長された半導体層、この例では第１および第２の半導体層２０および２１の、共振器端面１８Ａと対向する面２６が特定された結晶面となる。例えば、半導体レーザの端面１８Ａおよび１８Ｂ間に形成された半導体レーザの水平共振器の共振器長方向、即ち図７Ｃ中矢印ｂで示す方向を〔０１１〕結晶軸方向とするときは対向面２６は｛１１１｝Ａによる斜面として生じ、方向ｂを〔０−１１〕結晶軸方向とするときは｛１１１｝Ｂによる斜面として生じ、いずれも基板６の板面とのなす角が５４．７°となる。また方向ｂを〔１００〕結晶軸方向とするときは対向面２６は｛１１０｝として生じ、基板６の面に対し、４５°をなす。いずれも原子面によるモフォロジーの良い斜面２６として形成される。
【００３０】
したがって、このようにして形成された特定された結晶面による斜面２６を、図７Ｃに示すように、半導体レーザの水平共振器の端面１８Ａからの出射光を反射させて所定方向に向ける反射鏡７とすることができる。この構成によれば、反射鏡７が、結晶面によって形成されることから鏡面性にすぐれ、またその傾きの設定が正確に行われる。
【００３１】
尚、図７で説明した例では、フォトダイオードＰＤを、基板６上にこれと同導電型のｎ型の半導体層２０と、これと異なる導電型のｐ型の半導体層２１とを順次エピタキシャル成長した場合であるが、フォトダイオードＰＤと半導体レーザＬＤとのクロストークを低減化させるために、図６で示した工程を経て後、図８Ａに示すように、半導体層２０および２１のエピタキシャル成長に先立って基板６と異なる第２導電型の例えばｐ型の半導体層２８をエピタキシャル成長し、これを介してフォトダイオードＰＤを構成する半導体層２０および２１をエピタキシーする構成とすることもできる。そして、この場合は、上層の半導体層２１の一部をエッチングして下層の半導体層２０の一部を外部に露呈させ、ここに独立に電極２９をオーミックに被着して、フォトダイオードＰＤの両電極を独立に導出し、半導体層２８をもって半導体レーザＬＤを分離する構成とする。
【００３２】
上述した光学素子１の例では、発光部４と受光部５とを並置的に形成した場合であるが、これと同時に発光部４上にもフォトダイオードＰＤを配置した構成とすることもできる。
【００３３】
この場合の一例をその製造方法の一例と共に説明する。
本例では、図９ＡおよびＢに示すように、図６ＡおよびＢで説明したと同様に、半導体レーザを構成する各半導体層１２，１３，１４を形成し、その半導体レーザの構成部を残して半導体層１２，１３，１４の除去、電流阻止領域の形成を行う。
【００３４】
その後、図９Ｃに示すように、マスク層１９を、半導体層１４上の少なくとも一部に開口１９Ｗを形成するようにして端面１８Ａに形成する。
【００３５】
次いで、図１０Ａ，ＢおよびＣに示すように、図７Ａ，ＢおよびＣで説明したと同様に半導体層２０および２１の形成を行う。このとき、マスク層１９の開口１９Ｗを通じて半導体レーザＬＤ上すなわち半導体層１４上にも半導体層２０および２１の形成を行うことができてフォトダイオードＰＤを形成することができる。
【００３６】
また、この場合においても、図１１に示すように、図９Ａ，ＢおよびＣの工程を経て後に、図１１ＡおよびＢに示すように、半導体レーザＬＤ上に、半導体層２８を介してフォトダイオードＰＤを構成する半導体層２０および２１をエピタキシャル成長し、半導体レーザＬＤ上においてもフォトダイオードＰＤを構成することもできる。
【００３７】
図９〜図１１において、図６〜図８に対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００３８】
上述の選択的ＭＯＣＶＤは、ガリウム原料ガスとしてＴＭＧ（トリ・メチル・ガリウム）を用いたメチル系ＭＯＣＶＤによることもできるし、ＴＥＧ（トリ・エチル・ガリウム）を用いたエチル系ＭＯＣＶＤによることもできる。そして、上述した光学素子１の例では、フォトダイオードを構成する半導体層２０および２１、更にこれの下の半導体層２８をＧａＡｓによって形成する場合は、そのＭＯＣＶＤは常圧ＭＯＣＶＤ、減圧ＭＯＣＶＤを問わないが、なんらかの要求から各半導体層２０，２１および２８の少なくともいずれかをＡｌＧａＡｓによって構成する場合には、減圧ＭＯＣＶＤによってエピタキシャル成長させるものとする。
【００３９】
発光部４および受光部５の構造および配置等は、種々の構造および配置を採ることができるものである。また、各部の導電型を図示とは逆の導電型に選定することもできる。
【００４０】
例えば、発光部４の半導体レーザは、上述したように第１および第２のクラッド層１２および１４と活性層１３のみによる構造に限られるものでなく、活性層を挟んでガイド層が配置された構成とすることもできるし、第２のクラッド層上にキャップ層を有する構成とすることもできる。更に、特開平３−７６２１８号公開公報に開示された半導体レーザにおけるように、｛１００｝結晶面を主面とする半導体基板に〔０１１〕方向に延びるストライプリッジを形成し、この半導体基板上に少なくとも第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層等をエピタキシャル成長することによってリッジ上にそのストライプ方向に沿う縁部から上方斜め成長速度が遅い｛１１１｝Ｂ面が発生してくることにより、この｛１１１｝Ｂ面による斜面によって挟み込まれた断面３角形の第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層の積層による半導体レーザ部が、他部のリッジの両側の溝上のエピタキシャル成長半導体層と分断されて形成されるいわゆるＳＤＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｄｏｕｂｌｅ Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造とすることもできる。
【００４１】
また、フォトダイオードＰＤは、単数設けることもできるが、例えばフォトダイオードを複数分割構成とすることもできる。図１２はこの場合の概略構成を示し、この場合発光部４を構成する半導体レーザＬＤが、例えば上述したリッジ状のＳＤＨ構成を採り、その活性層１３による水平共振器の光出射端面に対向して図６〜図１１で説明した結晶面によって形成した反射鏡７を形成し、半導体レーザＬＤからの出射光が反射鏡７によって反射されて被照射部（図示せず）に向かうようにし、その周囲に複数個、本例では４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とした場合である。
【００４２】
而して、本発明に係る光学装置は、上述した光学素子１を用いて成るものである。
図１は、本発明に係る光学装置の一実施例を示す。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、他の１つの受光素子例えばフォトダイオード素子３２と、ビームスプリッタ３３と、偏光手段３４と、収束手段３５とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光がビームスプリッタ３３を介して光磁気媒体例えば光磁気ディスク３６上に収束照射され、ここで反射した戻り光がビームスプリッタ３３で分割され、分割された一方の戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子１上の受光部５にて受光され、他方の戻り光が偏光手段３４を通過して他方の受光素子３２にて受光されるように構成する。
【００４３】
偏光手段３４は、偏光選択透過特性をもった偏光板を用いうる。
収束手段３５は、収束光学レンズ、即ち光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１及びビームスプリッタ３３間に配したコリメータレンズ３８と、他方の戻り光を受光素子３２に集光させるための光学レンズ３９とを有して成る。
【００４４】
そして、ここでは、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に光学素子１の発光部４が存するように、具体的には共焦点位置に半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、受光素子３２も、対物レンズ３７と光学レンズ３９とによる収束レンズ系の一の焦点位置に配置するようになす。
【００４５】
かかる構成の光学装置４０では、光学素子１の発光部４からの出射光（紙面に垂直な偏光方向ａをもつ出射光）がコリメータレンズ３８を透過してビームスプリッタ３３に入り、ここで反射して対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によってその偏光面が回転し、その光磁気ディスク３６で反射した戻り光がビームスプリッタ３３に入り分割される。ビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光は、出射光と同じ光路を経て光学素子１上の共焦点位置近傍に配されている受光部５に受光され、ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光は、偏光手段３４を通り、光学レンズ３９を介して受光素子３２に受光される。
【００４６】
光磁気ディスク３６からの戻り光は、上述したように、偏光方向の変化という形の信号であるため、偏光手段３４の偏光方向を戻り光に対して角度を持たせておけば、信号に対応して受光手段に入る光の強度が変化し、光磁気信号が検出できる。
【００４７】
本光学装置４０では、ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光を偏光手段３４を通して受光素子３２に受光させるので、この受光素子３２において光磁気信号、即ち光磁気ディスク３６からの情報に応じた再生出力であるＲＦ（高周波）信号が検出される。そして、光学素子１の受光部５では、複数個、例えば４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とし、この受光部５にビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光を受光させることにより、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ等のサーボ信号を検出する。
【００４８】
上述の光学装置４０によれば、発光部４と受光部５が互いに近接した位置関係をもってモノリシックに共通基板に集積されてなる光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。
【００４９】
そして、従来の各光学部品をハイブリッドに組み立てて構成する光磁気ピックアップの場合には、受光素子を厳密に収束レンズの共焦点の位置に配置することが不可能であったのに対し、本実施例では、光学素子１を用いることにより、その受光部５を例えば１μのオーダで共焦点近傍に配置することが可能となり、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供することができる。
【００５０】
また、光学素子１上の受光部５でサーボ信号を検出するので、ＲＦ信号を検出する受光素子３２は分割する必要がなく、アライメントに対して高精度を要しない。
【００５１】
即ち、サーボ信号は、フォトダイオードに入射する光パターンの形状変化およびサイズ変化による光強度の空間分布をフォトダイオードの分割化によって演算した結果（１のフォトダイオードと他のフォトダイオードの光強度の和あるいは差）によって成り立っている。従って、フォトダイオード分割の中心と光軸を正確なアライメントによって組み付ける必要がある。
これに対して光磁気記録におけるＲＦ信号は、戻り光の偏光方向の時間変化を追うものであるため、偏光方向感受性をもつフォトダイオードを用いるか、あるいは偏光方向によって透過特性が異なる偏光板をＲＦ信号を受けるフォトダイオードの前に配置することによって得ることができる。従って、フォトダイオードを分割する必要はなく、光スポット径より大きいサイズのフォトダイオードを用いることにより、ほぼアライメントフリーになり得る。
一般に用いられている光ピックアップの光学系においては、サーボ信号を取るフォトダイオードとＲＦ信号を取るフォトダイオードは同一であるため、分割フォトダイオードの信号強度和をＲＦ信号としている。
光学素子１の特徴は、発光点と戻り光スポットの中心が完全に一致することであるので、光学素子１上の戻り光スポットの中心のまわりに、受光素子５であるフォトダイオードＰＤを分割配置することにより、いわゆるアライメントフリーの光学系でサーボ信号を検出できる利点がある。また、ＲＦ信号を得るための受光素子３２を専用化することによって、必要に応じた最適化、高機能化が可能となる。
【００５２】
なお、図１において、偏光手段３９を光学素子１側に配し、光学素子１上の受光部５でＲＦ信号を検出し、受光素子３２でサーボ信号を検出するように構成することも可能である。
【００５３】
図２は、本発明に係る光学装置の他の実施例を示す。この光学装置は、ＲＦ信号の検出において差動構成によって光強度変動の影響をなくすようにしたものである。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、ビームスプリッタ３３と、収束手段４２と、差動構造４３を構成するための第１及び第２の受光素子即ちフォトダイオード素子４４，４５、１／２波長板４６および偏光ビームスプリッタ４７とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光がビームスプリッタ３３を介して光磁気媒体である光磁気ディスク３６に収束照射され、ここで反射した戻り光がビームスプリッタ３３で分割され、分割された一方の戻り光が出射光と同じ光路を経て光学素子１上の受光部５にて受光し、他方の戻り光が１／２波長板４６を通り偏光ビームスプリッタ４７で更に分割され、その第１の分割光が第１の受光素子４４にて、第２の分割光が第２の受光素子４５にて、夫々受光されるように構成する。
【００５４】
収束手段４２は、光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１およびビームスプリッタ３３間に配したコリメータレンズ３８と、戻り光の第１および第２の分割光を夫々第１および第２の受光素子４４および４５に集光させるための光学レンズ４８，４９とを有して成る。
【００５５】
そして、ここでも前述と同様に、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に発光部即ちその半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、第１および第２の受光素子４４および４５も、対物レンズ３７と光学レンズ４８とによる収束レンズ系、対物レンズ３７と光学レンズ４９とによる収束レンズ系の夫々の一の焦点位置に配置するようになす。
【００５６】
かかる構成の光学装置５０においては、光学素子１の発光部４からの出射光がコリメータレンズ３８を透過してビームスプリッタ３３に入り、ここで反射して対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によって偏光面が回転し、その光磁気ディスク３６で反射した戻り光がビームスプリッタ３３に入り分割される。
【００５７】
ビームスプリッタ３３で反射された一方の戻り光は、出射光と同じ光路を経て光学素子１上の共焦点位置近傍に配されている受光部５に受光される。受光部５では、前述と同様に例えば４個のフォトダイオードＰＤを分割配置した構成とし、一方の戻り光を受光することによって、サーボ信号を検出する。
【００５８】
ビームスプリッタ３３を透過した他方の戻り光は、１／２波長板４６を透過して偏光ビームスプリッタ４７に入り、ここにおいて、更に分割される。１／２波長板４６を透過した時点で、戻り光の偏光方向（即ち光の振動軸）が４５°回転される。偏光ビームスプリッタ４７を透過した第１の分割光は光学レンズ４８を介して第１の受光素子４４に受光され、偏光ビームスプリッタ４７で反射した第２の分割光は光学レンズ４９を介して第２の受光素子４５に受光される。
【００５９】
１／２波長板４６によって光の偏光方向が４５°回転されて偏光ビームスプリッタ４７に入ることにより、戻り光が等量に分割され、第１および第２の受光素子４４および４５への光量は等分となる。
この第１および第２の受光素子４４および４５からの検出信号を図示せざるも差動アンプに供給し、その信号の差をとることにより、光強度に関するノイズが除去された光磁気信号（ＲＦ信号）が得られる。
【００６０】
かかる光学装置５０によれば、上例と同様に、光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。また、光学素子１を用いることにより、その受光部５を１μのオーダで共焦点近傍に配置できるので、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供できる。
そして、本例では差動構成によって光磁気信号を差動検出するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いＳ／Ｎ比をもって光磁気信号を検出することができる。
【００６１】
図３は、本発明に係る光学装置のさらに他の実施例を示す。
本例においては、前述した発光部４と受光部５が共通の基板６上に近接配置した一体化構造の光学素子１と、他の１つの受光素子例えばフォトダイオード素子７２と、偏光手段である偏光ビームスプリッタ４７と、同じく偏光手段となる光を往復通すことによって偏光方向が所定角度、本例では４５°回転せしめる旋光板７３と、収束手段７４とを備え、光学素子１上の発光部４からの出射光が直接偏光ビームスプリッタ４７に入り、旋光板７３を通過して光磁気ディスク３６に収束照射され、ここで反射した戻り光が再び旋光板７３を通過して偏光ビームスプリッタ４７で分割され、分割された一方の戻り光が光学素子１上の受光部５にて受光され、他方の戻り光が受光素子７２にて受光されるように構成する。
【００６２】
旋光板７３は、光路中で２分割されるように、右旋光板７５と左旋光板７６からなり、往路の光（即ち光磁気ディスク３６へ向かう出射光）が右旋光板７５を通過し、復路の光（即ち光磁気ディスク３６で反射した戻り光）が左旋光板７６を通過するように構成する。
これによって、往路の光と復路の光は、同じ方向に回転する。旋光板７３の厚みは２回の通過で光の偏光方向が所定角度、本例では４５°、回転できる厚さに選定される。
収束手段７４は、光磁気ディスク３６に対向する対物レンズ３７と、光学素子１および偏光ビームスプリッタ４７間に配したコリメータレンズ３８と、戻り光を受光素子７２に集光させるための光学レンズ３９を有して成る。
【００６３】
そして、ここでも、前述と同様に、対物レンズ３７とコリメータレンズ３８とによる収束レンズ系の一の焦点位置に発光部即ちその半導体レーザＬＤからの出射光のウエストが位置するように光学素子１を配し、上記収束レンズ系の他方の焦点に光磁気ディスク３６が位置するようになす。
また、受光素子７２も、対物レンズ３７と光学レンズ３９とによる収束レンズ系の一の焦点位置に配置するようになす。
【００６４】
ここでは、光学素子１の受光部５と、受光素子７２と、偏光ビームスプリッタ４７と、旋光板７３と、図示せざるも差動アンプを含んで所謂差動構造が構成される。
【００６５】
かかる構成の光学装置７８においては、光学素子１の発光部４からの出射光がコリメータレンズ３８を透過して直接偏光ビームスプリッタ４７に入り、ここで反射して旋光板７３の右旋光板７５を通過して、対物レンズ３７を介して光磁気ディスク３６に収束照射される。光磁気ディスク３６に照射された光は、記録情報に応じたカー効果によって偏光面が回転し、光磁気ディスク３６で反射した戻り光が旋光板７３の左旋光板７６を通過して偏光ビームスプリッタ４７に入る。この時点で、光は右旋光板７５および左旋光板７６を通過することによって、偏光方向が４５°回転されている。
【００６６】
そして、この戻り光が偏光ビームスプリッタ４７で分割され、偏光ビームスプリッタ４７で反射した一方の戻り光が光学素子１上の受光部５に受光され、偏光ビームスプリッタ４７を透過した他方の戻り光が受光素子７２に受光される。
【００６７】
旋光板７３を２回通過することによって光の偏光方向が４５°回転されて偏光ビームスプリッタ４７に入ることにより、戻り光が等量に分割され、光学素子１の受光部５と受光素子７２への光量は等分となる。
この光学素子１の受光部５および受光素子７２からの検出信号を図示せざるも差動アンプに供給し、その信号の差をとることにより、光強度に関するノイズが除去された光磁気信号（ＲＦ信号）が得られる。
【００６８】
尚、サーボ信号は光学素子１の受光部５を複数個のフォトダイオードＰＤが分割配置された構成とすることにより、受光部５で検出することができる。
【００６９】
かかる光学装置７８によれば、上例と同様に、光学素子１を用いて構成するので、光学部品点数を削減することができ、装置全体の構成の簡潔化、小型化を図ることができる。また、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップを提供できる。
そして、本例では、光学素子１の受光部５と受光素子７２を用いた差動構成によって光磁気信号を差動検出するので、光の強度変動の影響がなくなり、高いＳ／Ｎ比をもった光磁気信号を検出することができる。
【００７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る光学装置によれば、光学部品点数を削減することができ、且つ高い位置精度をもって構成の簡潔化を図り、装置全体の小型化を図ることができる。従って、光磁気ディスク等の光磁気媒体に対する光磁気ピックアップ装置として、高い位置精度をもった小型の光磁気ピックアップ装置を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明に係る光学装置の他の例を示す構成図である。
【図３】本発明に係る光学装置の他の例を示す構成図である。
【図４】本発明に用いる光学素子の説明に供する構成図である。
【図５】本発明に用いる光学素子の基本的構成の説明図である。
【図６】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その１）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図７】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その２）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図８】本発明に用いる光学素子の製造方法の一例の工程図（その３）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
【図９】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その１）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図１０】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その２）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
Ｃはその一工程図である。
【図１１】本発明に用いる光学素子の製造方法の他の例の工程図（その３）である。
Ａはその一工程図である。
Ｂはその一工程図である。
【図１２】本発明に用いる光学素子の他の例の概略的斜視図である。
【符号の説明】
１ 光学素子
２ 被照射部
３ 収束手段
４ 発光部
５ 受光部
６ 基板
７ 反射鏡
８ 半導体レーザ
３２，４４，４５，７２ 受光素子
３５，４２，７４ 収束手段
３３ ビームスプリッタ
３６ 光磁気ディスク
４６ １／２波長板
４７ 偏光ビームスプリッタ
４０，５０，７８ 光学装置
７３ 旋光板
７５ 右旋光板
７６ 左旋光板
Claims (3)
- 光磁気信号を検出する光学装置において、
発光部と複数に分割された受光部とが共通の基板上に近接配置され、上記発光部からの出射光の光磁気媒体からの戻り光を上記受光部によって共焦点近傍で受光検出する光学素子と、他の受光素子とを備え、
上記光磁気媒体からの戻り光を分割し、一方の戻り光を上記光学素子の複数に分割された受光部にて受光しサーボ信号を検出し、他方の戻り光を上記他の受光素子にて受光し光磁気信号を検出することを特徴とする光学装置。 - 光磁気信号を検出する光学装置において、
発光部と複数に分割された受光部とが共通の基板上に近接配置され、上記発光部からの出射光の光磁気媒体からの戻り光を上記受光部によって共焦点近傍で受光検出する光学素子と、他の第１及び第２の受光素子とを備え、
上記光磁気媒体からの戻り光を分割し、一方の戻り光を上記光学素子の複数に分割された受光部にて受光しサーボ信号を検出し、
上記第１及び第２の受光素子を用いた差動構造により、他方の戻り光を受光し光磁気信号を差動検出することを特徴とする光学装置。 - 光磁気信号を検出する光学装置において、
発光部と受光部とが共通の基板上に近接配置され、上記発光部からの出射光の光磁気媒体からの戻り光を上記受光部によって共焦点近傍で受光検出する光学素子と、他の受光素子と、左旋光板と右旋光板からなる偏光手段とを備え、
上記出射光を上記一方の旋光板を通過させて光磁気媒体に照射し、該光磁気媒体からの戻り光を上記他方の旋光板を通過させ、２分割された夫々の戻り光を上記光学素子の受光部と上記他の受光素子に受光し、上記光学素子の受光部と上記他の受光素子を用いた差動構造により光磁気信号を差動検出することを特徴とする光学装置。
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