JPH1040570A

JPH1040570A - 光量変調素子及び光ピックアップ装置

Info

Publication number: JPH1040570A
Application number: JP8191914A
Authority: JP
Inventors: Michihito Ueda; 路人上田; Teruhiro Shiono; 照弘塩野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の光ピックアップ装置では、液晶シャッ
タを対物レンズと離して配置しているため、フォーカス
制御やトラッキング制御のために対物レンズを駆動する
と、液晶シャッタにより制限された光束の中心軸と対物
レンズの中心軸がずれ、適切な集光が行われず、再生信
号に大きなノイズが生じてしまう。【解決手段】複数の梁４が反射膜５の周囲に配置され
た構造の出射光のビーム径を変調する光量変調素子は、
シリコンウェハー等の極めて薄い平板上に半導体プロセ
スで作製されるデバイスであり、極めて軽量であるた
め、この光量変調素子を対物レンズと光軸・中心軸を一
致させて一体的に支持して支持体まで含めて全体を駆動
することが可能である。このため、ビームの光軸とレン
ズの中心軸とのずれが発生せず、再生信号にノイズが生
じない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の出射光量
を変調するのに用いられる光量変調素子と、これを用い
ることにより、複数の仕様の光ディスクの記録再生を可
能とした光ピックアップ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ピックアップ装置は、レーザ光を光デ
ィスクに照射し、その反射光強度の変化や偏光方向の変
化を検出することにより情報の再生を行う装置である。
これら光ピックアップ装置は対象となるディスクに対応
して対物レンズの形状を決定する必要があるため、例え
ばＣＤ（コンパクト・ディスク）や、ＤＶＤ（デジタル
・ビデオ・ディスク）などの異なる仕様のディスクを扱
う場合には、それぞれ別の対物レンズを設けた光ピック
アップ装置を用いる必要があった。

【０００３】このような、複数の仕様のディスクを１つ
の対物レンズにより再生する従来の方法としては、光ピ
ックアップ装置の光路中にアパーチャを設けることによ
りＮＡ（開口率）を変化させる方法が挙げられる。

【０００４】図１２には、１９９５年１２月２１日の三
洋からの新聞発表のニュースリリースに示された光ピッ
クアップ装置の構成を示している。なお、図１２におい
て、１０１は半導体レーザである。１０２はコリメータ
レンズである。１０３は液晶シャッタである。１０４は
偏光ビームスプリッタである。１０５はプリズムミラー
である。１０６はＤＶＤ用対物レンズである。１０７は
検出レンズである。１０８はフォトダイオードである。
図１２に示すように、従来例の光ピックアップ装置は、
一般的なピックアップ装置の光路に液晶シャッタ１０３
を配置した構成となっている。

【０００５】次に、図１３を用い、従来例の光ピックア
ップ装置の動作原理について説明する。尚、図１３にお
いて図１２と同一物には同一番号を附記し説明を省略す
る。図１３において、１１１はＤＶＤであり、厚さ０．
６ｍｍの円盤を張り合わせた構造を有している。１１２
はＣＤであり、厚さ１．２ｍｍ単体の円盤である。

【０００６】図１３（ａ）は液晶シャッタ１０３を動作
させていない状態であり、入射光はＤＶＤ用対物レンズ
１０６により集光され、ＤＶＤ１１１に焦点を結び、光
ピックアップ装置はＤＶＤの光情報を再生することがで
きる。次に図１３（ｂ）は、同じ状態でＣＤ１１２上に
光を集光した状態を示しているが、円盤の厚みが異なる
ため、ＣＤ１１２上では適切なスポットが得られず、情
報の再生ができない。次に図１３（ｃ）は、液晶シャッ
タ１０３により、入射光の周辺部分の光を遮断し、中央
部のみを透過させることにより、ＣＤ１１２に適切な焦
点を結ぶことが可能となり、ＣＤの情報の再生が可能と
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、液晶シャッタ１０３を対物レンズ１０６
と離して配置しているため、フォーカス制御やトラッキ
ング制御のために対物レンズを駆動すると、液晶シャッ
タにより制限された光束の中心軸と対物レンズの中心軸
がずれるために、適切な集光が行われなくなり、再生信
号に大きなノイズが生じてしまうという課題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上のような従来の光量
変調素子の課題を解決するため、第１の発明の光量変調
素子は、第１電極として機能する部分を有する平板と、
平板上に形成された第１の反射体と、平板上に形成され
た支持体と、支持体により両端を支持され第２電極とし
て機能する部分を有する複数の梁とからなり、且つ該複
数の梁は反射体の周囲に配置された構造を有している。

【０００９】また、第２の発明の光量変調素子は、第１
の発明の光量変調素子において、第１の反射体の外周を
曲線形状とし、且つ梁の一端が外周上にあるような構造
を有している。

【００１０】また、第３の発明の光量変調素子は、第１
または第２の発明の光量変調素子において、平板を入射
光に対して透明な材質とし、且つ梁の少なくとも下面を
反射体としている。

【００１１】また、第４の発明の光ピックアップ装置
は、光源と、光源から出射された光の一部を反射する部
分反射体と、部分反射体から出射された光を受けその一
部を出射する第１または第２の発明の光量変調素子と、
光量変調素子から出射された光を集光するレンズと、部
分反射体から出射された光を受光する受光素子とからな
る構成を有している。

【００１２】また、第５の発明の光ピックアップ装置
は、ジグザグ状に光が伝搬する光伝搬路を設けた基板
と、光源と、光検出器と、位置信号検出光学手段と、光
集光手段と、光源と光集光手段の間の光路上に設けられ
た光量変調素子から構成され、光源からの光を光伝搬路
に導き、光伝搬路を伝搬する伝搬光は光量変調素子に入
射し、光量変調素子から出射された光を光集光手段で集
光して光ディスクに出力し、光ディスクからの反射光を
位置信号検出光学手段に導き、位置信号検出光学手段か
らの出力光を該光検出器に導く構成としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下本発明の第１の実施の形態の光量
変調素子及びこれを用いた光ピックアップ装置につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１４】図１（ａ）は、第１の実施の形態の光量変
調素子の平面図、図１（ｂ）は同Ａ−Ａ’断面図であ
る。図１において、１は基板であり、例えばシリコン基
板上に絶縁層を形成したものである。２は支持層であ
る。３は弾性体層である。４は梁であり、弾性体層３を
パターニングすることにより形成されている。５は反射
膜であり、例えばＡｕ（金）からなり、梁４表面を含む
面内には上部反射膜６ａを形成し、梁４間の基板１表面
には下部反射膜６ｂを形成している。

【００１５】図１に示すように、光量変調素子は、基本
的には支持層２により両端を支持された梁４からなる回
折格子構造であるが、さらに素子面内には梁４が形成さ
れていない部分を有している。尚、以下、回折格子が形
成されている部分を格子部、回折格子が形成されていな
い部分を平面部と表記するものとする。

【００１６】図２（ａ）〜（ｅ）は、光量変調素子の製
造工程図であるが、図２において図１と同一物には同一
番号を附記し説明を省略する。図２において、１１は犠
牲層である。本実施の形態１の光量変調素子は、例えば
入射角４５°、波長０．６３５μｍの光を変調するよう
に設計しているが、これら光の波長や入射角度が変化し
ても設計により対応が可能なものであり、本光量変調素
子に何等制限を加えるものではない。以下、図２に従っ
て、製造工程を説明する。

【００１７】（ａ）例えばシリコン基板を、例えば酸素
雰囲気中で１０５０℃で１時間酸化を行い、例えば０．
１μｍ厚の酸化シリコンを形成したのち、減圧化学気相
成長法（以下、ＬＰＣＶＤと表記）により窒化シリコン
を例えば０．１μｍ堆積して基板１を形成する。その
後、例えばＬＰＣＶＤにより例えばリンを多量にドープ
した酸化シリコン（以下、ＰＳＧと表記）を堆積して犠
牲層１１を形成する。

【００１８】尚、最適な犠牲層の厚みは、変調対象の光
の波長をλ、変調時の入射角をθとするとλ／４cosθ
で与えられ、本実施の形態１では、例えば０．２２μｍ
としている。

【００１９】（ｂ）例えばＬＰＣＶＤにより、例えばシ
リコンの含有比を大きくすることで膜内に残留する引張
応力を１５０ＭＰａにまで低減した窒化シリコンを堆積
して弾性体層３を形成する。なお、弾性体層３の最適な
厚みは、犠牲層１１と同じであり、本実施の形態１では
例えば０．２２μｍとしている。

【００２０】（ｃ）例えばドライ・エッチング（以下、
Ｄ／Ｅと表記）により弾性体層３をパターニングし、梁
４の形状を得る。

【００２１】（ｄ）例えば弗酸により犠牲層１１をウェ
ット・エッチングすることで、梁４の下の犠牲層を除去
する。なお、この時、全ての犠牲層を除去せずに残すこ
とで、支持層２を形成する。

【００２２】（ｅ）例えばステンシルマスクを通して、
例えば蒸着により、例えばＡｕを０．１μｍ堆積するこ
とにより、反射膜５を形成する。この時、形成される場
所に対応して、上部反射膜６ａと下部反射膜６ｂが形成
されることとなる。

【００２３】以上の工程により光量変調素子が製造され
る。次に、図３により本実施の形態１の光量変調素子の
動作原理を説明する。尚、図３において図１と同一物に
は同一番号を附記し、説明を省略する。図３において、
１５は入射光である。１６は反射光である。１７は０次
回折光である。１８ａ，ｂは±１次回折光である。

【００２４】本光量変調素子は、上部電極６ａと基板１
との間に電圧を印加することにより駆動される。

【００２５】図３（ａ）は電圧を印加していない状態を
示しており、格子部の上部反射膜６ａと下部反射膜６ｂ
の段差は、図に示すようにλ／２cosθになっている。

【００２６】この時、上下の反射膜で反射する光の位相
差は往復で丁度１波長分となり位相が揃うので、光量変
調素子の格子部では、入射光１５は０次回折光１７とな
り、また、平面部は平坦な反射面であるため、入射光１
５は反射光１６となり入射側へ反射される。すなわち、
光量変調素子は電圧オフ時には単なるミラーとして作用
する。

【００２７】次に上部反射膜６ａと基板１に電圧を印加
した状態では、上部反射膜６ａと基板１は梁４と空気を
挟むコンデンサを形成し、例えば上部反射膜６ａには正
電荷がチャージされ、基板１には負電荷がチャージさ
れ、この電荷間に静電吸引力が作用するため、図３
（ｂ）に示すように、梁４は基板１に接触するまで引き
寄せられる。この時、上部反射膜６ａと下部反射膜６ｂ
の表面の段差は図で示すようにλ／４cosθとなり、そ
れぞれの反射膜で反射する光の位相が半波長ずれること
により、互いに打ち消しあう。

【００２８】このため、格子部では、０次回折光が消滅
し、代わりに１次以上の高次回折光が出射するようにな
る。例えば、この時図に示した±１次回折光１８ａ，ｂ
はそれぞれ４１％の回折効率で発生する。なお、平面部
は動作しないため、入射光１５は反射光１６となり入射
側へ反射される。

【００２９】このように光変調素子は電圧オン時には格
子部からの出射光は平面部からの反射光１６とは異なる
方向へ出射されるため、反射光１６の方向へ出射される
光のみを出射光として利用する場合、出射光のビーム径
はほぼ平面部の形状に対応して細くなる。

【００３０】以上のように、この光量変調素子は上部反
射膜６ａと基板１に印加する電圧のオン・オフにより、
出射光のビーム径を変化させることが出来る。

【００３１】図４には、本光量変調素子を用いた光ピッ
クアップ装置の構成の１例を示しており、特にＣＤとＤ
ＶＤを再生できる光ピックアップ装置について示してい
る。図４において、２１は光量変調素子であり、本実施
の形態１では例えば入射角が４５°となるように配置し
ている。なお、これにともない、電圧オン時に光量変調
素子から出射されるビームの断面形状を真円に近くする
ため、平面部の外周がほぼ楕円上にあるようにしてい
る。具体的には入射角をθ、図のｘ方向の楕円半径を
ａ，図のｙ方向の楕円半径をｂとした時、ａ＝ｂ／cos
θなる楕円形状としている。２２はレーザであり、例え
ば半導体レーザである。

【００３２】２８はレーザ光であり、レーザ２２から発
せられ、例えば波長０．６３５μｍの赤色光である。２
３は部分反射体であり、例えばハーフミラーである。２
４はレンズであり、例えばレーザ２８を平行光にする作
用を有する。２５はレンズであり、例えばＮＡ０．６の
ＤＶＤ再生用対物レンズである。なお、レンズ２５と光
量変調素子２１は図示しない支持体により一体的に動作
するようにしている。２６はＤＶＤである。２７は受光
素子であり、例えばフォトダイオードである。２９、３
０は出射光であり、光量変調素子２１の動作状態によ
り、出射されるビーム径が異なる。３１ａ，ｂは±１次
回折光である。３２はＣＤである。

【００３３】図４（ａ）は光量変調素子２１に電圧を印
加していない状態を示している。レーザ２２から発せら
れたレーザ光２８は部分反射体２３によりその一部がレ
ンズ２４に入射し、平行光に整形される。その後、レー
ザ光２８は光量変調素子２１に入射するが、この時、光
量変調素子２１は単なるミラーとして作用するため、レ
ーザ光２８は出射光２９となり出射される。出射光２９
は例えばＤＶＤ用のレンズ２５に入射し、集光されて、
ＤＶＤ２６上に焦点を結ぶ。ＤＶＤ２６で反射された出
射光２９は同じ経路を戻り、光量変調素子２１により反
射され、部分反射体２３に入射する。部分反射体２３に
入射したレーザ光の一部は受光素子２７方向へ出射され
る。受光素子からの出力信号を検出することにより、Ｄ
ＶＤ２６の情報が再生されることとなる。

【００３４】次に図４（ｂ）は、光量変調素子２１に電
圧を印加した状態を示しているが、図４（ａ）と同様に
してレーザ２２から出射されたレーザ光２８は、その一
部が整形されて光量変調素子２１へ入射する。ところ
が、先に説明した通り、光量変調素子２１は、電圧印加
時には格子部から出射する光は０次回折光が消滅して、
０次以外の高次回折光が発生する。例えば図４（ｂ）に
はこの状態での±１次回折光を３１ａ，ｂで示している
が、これらは出射方向が異なるために、結果として光量
変調素子２１の平面部により反射された光のみが出射光
３０となってレンズ２５により集光されることとなる。
集光された光はＣＤ３２上に焦点を結び、ＣＤ３２によ
り反射された光は、図４（ａ）の場合と同様にして、そ
の一部が受光素子に入射する。受光素子から出力される
信号を検出することにより、ＣＤの再生を行うことがで
きる。

【００３５】なお、本実施の形態１の光ピックアップ装
置では、レンズ２５と光量変調素子２１を図示しない支
持体で保持し、これを図示しないアクチュエータにより
一体的に駆動して、フォーカス及びトラックのサーボを
行っている。光量変調素子２１は薄い基板上に形成され
ているため軽量であり、このような駆動は問題なく行え
る。このため、光量変調素子２１から出射される光の中
心軸とレンズ２５の中心軸がずれることがなく、従来の
フォーカス・サーボ技術により問題なく光ディスクの再
生が可能である。

【００３６】以上、本実施の形態１の光ピックアップ装
置は、光量変調素子によりレーザ光のビーム径を適切な
大きさにすることで、１台の光ピックアップ装置であり
ながら、異なる種類の光ディスクを再生することが可能
である。光量変調素子は反射方式であるため、光の損失
を極めて小さく抑制することが可能である。また、光量
変調素子は平坦性のよい例えばシリコン基板上に半導体
プロセスにより薄膜を堆積して作製しているため、光量
変調素子自体も極めて平坦性が高く、出射光に収差がほ
とんど発生せず、光情報ディスクの記録・再生に悪影響
を与えない。

【００３７】なお、本光量変調素子は実際には垂直（図
１の−ｚ方向）に光を入射して用いる場合はまれであ
る。例えば、図１のｘｚ平面内でｚ軸と平行でない方向
から光を入射する場合、光量変調素子の電圧印加時に出
射される光のビーム形状は真円でなくなってしまうた
め、入射角がθの時、素子のｘ方向をｙ方向の１／cos
θ倍に拡大した形状とすることにより、真円の出射光を
得ることが可能である。

【００３８】また、本実施の形態１では特にＣＤとＤＶ
Ｄを再生する光ピックアップ装置について説明を行った
が、本光ピックアップ装置はこれらの種類のディスクに
限定されるものではない。また、扱えるディスクの種類
は２種類までであるという限定を受けるものでもなく、
例えば光量変調素子の梁群をいくつかのグループに分
け、例えばそれぞれを同心円内のグループとし、さらに
それぞれを駆動する電極を設けることにより、同様に対
応可能なＮＡの数を増加させることが可能であることは
容易に類推できる。

【００３９】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態の光量変調素子について図面を参照しながら説
明する。本実施の形態２の光量変調素子は、実施の形態
１の光量変調素子とは構造のみが異なり、製造工程及び
動作原理については実施の形態１の光量変調素子と同様
であるため、以下、構造とその作用のみを述べる。

【００４０】図５（ａ）は実施の形態２の光量変調素子
の平面図、図５（ｂ）は同Ａ−Ａ’断面図を示している
が、同図において図１と同一物には同一番号を附記し説
明を省略する。

【００４１】図５（ａ）に示すとおり、本実施の形態２
の光量変調素子は、梁４が楕円の中心から放射状に延ば
した直線上にあることを特徴としている。また、梁４の
中心側固定端の位置は、素子に電圧を印加した状態で出
射される光のビーム形状を決定するが、本実施の形態２
の光量変調素子では、中心側固定端の位置をほぼ楕円の
周上にあるように作製している。この楕円形状は、実施
の形態１で述べた理由で、例えばｘｚ平面内でｚ軸と平
行でない方向からθの入射角で光を入射する場合、図５
（ａ）でｘ方向がｙ方向の１／cosθ倍となるような楕
円形状とすることにより、電圧印加時の出射光を真円と
することが可能である。

【００４２】以上の構造により、本実施の形態２の光量
変調素子は、第一の実施の形態に比べて梁の長さをお互
いにほぼ等しくできるので駆動時の梁の応答性が均一に
なるため、素子全体に渡って均一な回折現象を得ること
が可能であり、さらに電圧印加時に出射される光のビー
ム形状を決定する、梁の中心側固定端の位置をほぼ楕円
周上とすることにより、出射光のビーム形状をほぼ真円
とすることが可能となった。

【００４３】以上の効果により、本実施の形態２の光量
変調素子を用いた光ピックアップ装置は、対物レンズに
は真円のビーム形状の光が入射することとなり、適切に
光を集光することが可能となるため、対物レンズのフォ
ーカス及びトラックサーボに不要なノイズが混入せず、
安定して光ディスクを再生できる光ピックアップ装置を
実現できる。

【００４４】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態の光量変調素子について図面を参照しながら説
明する。図６（ａ）は本実施の形態３の光量変調素子の
平面図及び図６（ｂ）は同断面図である。

【００４５】図６において、４１は透明基板であり、例
えば石英である。４２は透明電極であり、例えば厚さ
０．１μｍのＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）からな
る。４３は反射膜であり、例えば厚さ０．１５μｍのア
ルミニウムからなる。４４は絶縁層であり、例えば酸化
シリコンからなる。４５は支柱であり、例えばポリイミ
ドからなる。４６は梁であり、例えばアルミニウムから
なる。

【００４６】図７（ａ）〜（ｅ）は、本実施の形態３の
光量変調素子の製造工程を示した図であり、図７におい
て図６と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。
図７において５０は犠牲層である。

【００４７】以下、図７にしたがって製造工程を説明す
る。（ａ）例えば石英からなる透明基板４１上に、例えば蒸
着によりＩＴＯを０．１μｍ堆積し、透明電極４２を形
成する。その後、例えば蒸着によりアルミニウムを０．
１５μｍ堆積し、例えばＤ／Ｅによりパターニングし
て、反射膜４３を形成する。

【００４８】（ｂ）例えばスパッタリング法により例え
ば酸化シリコンを堆積して絶縁層４４を形成する。な
お、絶縁層の屈折率をｎ、光の入射角をθ、光の波長を
λとすると、絶縁層４４の最適な厚さはλ／（４ｎcos
θ）で表され、本実施の形態３では、例えばｎ＝１．
５、θ＝４５°、λ＝０．６５μｍであるので、例えば
０．１５μｍとしている。

【００４９】（ｃ）例えばスピンコート塗布により例え
ばポリイミドを塗布し、１２０°でベークすることによ
り犠牲層５０を形成する。犠牲層５０の最適な厚さはλ
／（４cosθ）で与えられ、本実施の形態３では、例え
ば０．２３μｍとしている。

【００５０】（ｄ）例えば蒸着により例えばアルミニウ
ムを堆積した後、例えばＤ／Ｅによりパターニングを行
い、梁４６を形成する。なお、梁４６の厚みは光量変調
素子の変調特性に無関係に設定可能であるが、本実施の
形態３では、例えば０．２μｍとしている。なお、適切
な光量変調素子の形状を得るためには、梁４６を構成す
る材料には引張の応力が残留している必要があり、本実
施の形態３では例えば＋１５０ＭＰａの引張応力を有す
るよう、アルミニウムに微量のチタンやシリコンを含有
させると共に成膜条件を最適化している。

【００５１】（ｅ）例えば酸素プラズマにより犠牲層５
０を灰化除去する。なお、全ての犠牲層５０を除去せず
に、適当な量を残すことにより、支柱４５を形成し、中
空に浮いた梁４６を得ている。

【００５２】次に図８を用いて、本実施の形態３の光量
変調素子の動作原理を説明する。なお、図８において図
６と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。図８
において、５５は入射光である。５６は反射光である。
５７は０次回折光である。５８ａ，ｂは±１次回折光で
ある。

【００５３】本実施の形態３の光量変調素子と、実施の
形態１及び実施の形態２の光量変調素子との大きな違い
は、本実施の形態３の光量変調素子では基板４１側から
光を入射する点にある。以下、図面にしたがって動作原
理を説明する。

【００５４】本光量変調素子は、素子の中央付近部（以
下、平面部と表記）と周辺の回折格子を形成している部
分（以下、格子部と表記）で異なる作用をする。平面部
は単なるミラーとして作用するため、梁４６の動作に関
係なく、入射光５５は反射光５６となり、入射側へ出射
される。しかしながら、格子部は梁４６の状態により異
なる作用をする。格子部は反射膜４３の下面（基板４１
側）と梁４６の下面により周期構造が形成され、回折格
子として作用する。以下、主として格子部の動作につい
て説明する。

【００５５】図８（ａ）は光量変調素子に電圧を印加し
ていない状態を示しているが、梁４６は中空に浮上して
おり、先の製造工程で説明した通り、絶縁層及び犠牲層
（中空の浮上量に相当）を適切な厚みとすることによ
り、反射膜４３と梁４６間の往復での位相差が２πとな
るようにしている。この時、入射光５５は０次回折光５
７となり、入射側へ反射される。結果として、図８
（ａ）の状態では、光量変調素子は単なるミラーとして
作用することとなる。

【００５６】次に図８（ｂ）は、透明電極４２と梁４６
の間に電圧を印加した状態を示している。この時、実施
の形態１及び実施の形態２の光量変調素子と同様にし
て、梁４６は静電吸引力により基板側へ引き寄せられ
る。この時、反射膜４３下面と梁４６下面のそれぞれに
入射する光の位相差はπとなり、０次回折光は消滅し、
０次以外の高次回折光が発生する。例えば図８（ｂ）に
５８ａ，５８ｂで示した±１次回折光はそれぞれ４１％
の効率で発生する。以上の動作により、光量変調素子
は、電圧印加時には平面部からの反射光のみが入射側へ
反射され、格子部に入射した光は異なる方向へ出射され
ることとなる。

【００５７】以上、本実施の形態３の光量変調素子は、
透明基板内を伝搬する光のビーム径を変化させることが
可能である。

【００５８】（実施の形態４）以下、本発明の第４の実
施の形態の光ピックアップ装置について図面を参照しな
がら説明する。図９は本実施の形態４の光ピックアップ
装置の構成の第１例を示したものである。

【００５９】図９において、２１は透明基板であり、例
えば石英である。２２、２３は反射膜であり、例えば銀
からなる。２４は半導体レーザである。２５ａ〜２５ｄ
は受光素子であり、例えばフォトダイオードである。２
６は平板であり、例えばシリコン基板であり、半導体レ
ーザ２４とフォトダーオード２５を支持、もしくは形成
されている。２７は光ディスクであり、例えばＤＶＤや
ＣＤである。２８は光量変調素子であり、例えば実施の
形態１または実施の形態２または実施の形態３で述べた
光量変調素子や、反射形の液晶素子であるが、本実施の
形態４では、以下、実施の形態３の光量変調素子の場合
について説明する。

【００６０】基板２１には図９で３１、３２、３３、３
４で示すような回折素子が形成されており、例えば回折
素子３１は入射光の１部を半導体レーザへ出射すること
で半導体レーザの発振波長を安定化する機能を有する。
回折素子３２は、例えば入射光を平行光にする機能を有
する。回折素子３３は、例えば光ディスク２７で反射さ
れた戻り光の１部を受光素子へ入射させる機能を有す
る。回折素子３４は入射光を集光する対物レンズの機能
を有する。３５ａ，３５ｂは出射光であり、実施の形態
１または実施の形態２または実施の形態３で述べた動作
原理により、出射される光のビーム径が変化する。特
に、実施の形態３の光量変調素子は透明基板内を伝搬す
る光のビーム径を変化させることが可能であるため、本
実施の形態４の光ピックアップ装置のような、透明基板
内を光を伝搬させる集積形の光ピックアップ装置には最
も適している。なお、実際には光量変調素子２８からは
０次以外の回折光も出射されるが、図９には示していな
い。

【００６１】以下、本光ピックアップ装置の動作につい
て説明する。半導体レーザ２４から出射されたレーザ光
は回折素子３１へ入射するが、その１部を半導体レーザ
へ戻すことにより波長を安定化する。戻された光以外の
光の大部分は透明基板２１内を伝搬し、回折素子３２へ
入射して平行光に整形される。整形後のレーザ光は回折
素子３３へ入射するが、この時はほとんど作用を受け
ず、入射光の大部分は出射され、光量変調素子２８へ入
射する。

【００６２】光量変調素子２８は前述したように、出射
する光のビーム径を変化させ、出射光は回折素子３４へ
入射する。回折素子３４は透過形の回折素子であり、斜
めに入射されたレーザ光を透明基板２１に垂直な方向へ
集光する機能を有する。集光されたレーザ光は２７上に
焦点を結ぶ。光ディスク２７に入射したレーザ光の１部
は反射され、ほぼ同じ光路を戻って回折素子３３へ入射
する。この時、この戻り光の１部は２つの異なる方向に
出射され、透明基板２１内を伝搬して、受光素子２５ａ
〜２５ｄへ入射する。これら受光素子２５ａ〜２５ｄか
らの出力信号により、光ディスク２７の情報の再生や、
フォーカス制御やトラッキング制御を行う。

【００６３】なお、光量変調素子２８のビーム径を変化
させることで、実施の形態１の光ピックアップ装置と同
様の動作原理により、異なる種類の光ディスクの再生が
可能となる。例えば、図９で３５ａで示す太い出射光に
よりＤＶＤの再生を行い、３５ｂで示す細い出射光によ
りＣＤの再生を行うことが可能である。

【００６４】図１０には、本実施の形態４の第２の構成
例の光ピックアップ装置を示しているが、同図において
図９と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。図
１０において４１は回折素子であり、例えば、素子面に
垂直でない方向から入射された光を垂直に立ち上げて出
射する機能を有する。４２はレンズであり、例えばＤＶ
Ｄ用対物レンズである。

【００６５】第２の構成例の光ピックアップ装置は、レ
ンズ４２以外の光学素子が透明基板２１に一体的に形成
された構成を有している。この構成例でも、異なる仕様
の光ディスク例えばＣＤを再生する場合の動作方法は、
第１の構成例と同様であり、透明基板２１内を伝搬する
光の光路に光量変調素子２８を配置して、出射する光の
ビーム径を変化させることで達成される。なお、透明基
板から出射される光束の中心軸とレンズ４２の中心軸が
ずれないよう、レンズ４２は図示しない支持体により透
明基板２１に固定されており、フォーカス制御やトラッ
キング制御はこれらを一体的に駆動することで達成され
る。

【００６６】以上の様に本実施の形態４の光ピックアッ
プ装置は、透明基板に回折素子と、光量変調素子とを配
置することにより、超薄型・小型でありながら、異なる
仕様の光ディスクを再生可能な集積形光ピックアップ装
置を実現できるものである。

【００６７】なお、本実施の形態４で示した光ピックア
ップ装置の構成は一例であり、例えば光量変調素子の位
置は、構成例に示した位置に限定されるものではなく、
半導体レーザからレンズの間の如何なる光路上に配置し
てもビーム径を変化できることは言うまでもない。

【００６８】また、本実施の形態４では、光量変調素子
として主に実施の形態３の光量変調素子を用いる例を示
したが、出射される光のビーム径を変化する機能を有す
る反射形の素子であれば、同様な構成で同様な作用が得
られることは言うまでもない。例えば、実施の形態１や
実施の形態２で示した光量変調素子や、反射形液晶素子
を用いてもよい。ただし、これらの素子を用いる場合
は、透明基板と光量変調素子との間で多重反射が発生
し、これがノイズとなり再生に悪影響を与えるので、こ
れらの間に反射防止膜を形成した方がよい。

【００６９】（実施の形態５）以下、本発明の第５の実
施の形態の光ピックアップ装置について図面を参照しな
がら説明する。図１１（ａ）は本実施の形態５の光ピッ
クアップ装置の構成の第１例、図１１（ｂ）は構成の第
２例を示したものである。尚、図１１において、図９、
図１０と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。
図１１において、５１は光量変調素子であり、例えば液
晶などの透過光の光量を変調する素子である。

【００７０】本実施の形態５の光ピックアップ装置は、
実施の形態４の光ピックアップ装置とは異なり、透過型
の光量変調素子５１を用いたことを特徴としている。こ
のため、光量変調素子５１は透明基板２１と光ディスク
２７の間に配置している。動作の基本的な原理は実施の
形態４の光ピックアップ装置と同様であり、光量変調素
子５１を透過する光のビーム径を変化させることで、実
質的なＮＡを変化させ、異なる仕様の光ディスク、例え
ばＤＶＤとＣＤの再生が可能となる。なお、レンズ中心
軸と光量変調素子出射光の光軸のずれを防ぐため、図１
１（ａ）の光ピックアップ装置では、光量変調素子３４
は透明基板２１に固定されており、また図１１（ｂ）の
光ピックアップ装置では、光量変調素子３４だけでな
く、レンズ４２も図示しない支持体により透明基板２１
に固定されている。

【００７１】以上の様に本実施の形態５の光ピックアッ
プ装置は、透明基板とレンズの間に透過型の光量変調素
子とを配置することにより、異なる仕様の光ディスクを
再生可能な、小型の集積形光ピックアップ装置を実現で
きるものである。

【００７２】なお、図１１（ｂ）において、光量変調素
子５１の位置をレンズ４２と光ディスク２７の間として
も、同様に機能することは言うまでもない。

【００７３】

【発明の効果】以上のように、第１の発明の光量変調素
子は、平坦な反射平面の周囲に反射形回折格子として作
用する出射効率制御素子を設け、出射効率制御素子部分
から出射する０次回折光強度を変調することで、出射光
束の断面強度分布を変化させることが可能である。

【００７４】また、第２の発明の光量変調素子は、第１
の発明の光量変調素子において、平坦な反射平面の周囲
部に両持ち梁の一端があるように梁を配置した出射効率
制御素子とすることにより、出射光束の径が小さい状態
の時、出射光束の輪郭を滑らかな曲線とすることが可能
である。

【００７５】また、第３の発明の光量変調素子は、透明
基板上に平坦な反射平面と、この反射平面の周囲に反射
形回折格子として作用する出射効率制御素子を設けるこ
とにより、透明基板内を伝搬する光束の断面形状を変化
させることが可能である。

【００７６】また、第４の発明の光ピックアップ装置
は、半導体レーザとレンズとの間に、第１または第２の
発明の光量変調素子を設け、レンズと光量変調素子を一
体的に駆動することにより、レンズに入射する光束のビ
ーム径を変化させて、異なる仕様の光ディスクを安定し
て再生できる光ピックアップ装置を実現できる。

【００７７】また、第５の発明の光ピックアップ装置
は、透明基板上及びまたは透明基板表面に複数の回折素
子や第１または第２または第３の発明の光量変調素子を
形成もしくは配置し、これらを一体的に駆動することに
より、異なる仕様の光ディスクを安定して再生可能な超
小型の光ピックアップ装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態における光量
変調素子の平面図（ｂ）同Ａ−Ａ’断面図

【図２】（ａ）〜（ｅ）同実施の形態の光量変調素子の
製造工程図

【図３】（ａ），（ｂ）同実施の形態の光量変調素子の
動作を示す図

【図４】（ａ），（ｂ）同実施の形態の光量変調素子を
用いた光ピックアップ装置の構成及び動作を示す図

【図５】（ａ）本発明の第２の実施の形態における光量
変調素子の平面図（ｂ）同Ａ−Ａ’断面図

【図６】（ａ）本発明の第３の実施の形態における光量
変調素子の平面図（ｂ）同Ａ−Ａ’断面図

【図７】（ａ）〜（ｅ）同実施の形態の光量変調素子の
製造工程図

【図８】（ａ），（ｂ）同実施の形態の光量変調素子の
動作を示す図

【図９】（ａ）本発明の第４の実施の形態における光ピ
ックアップ装置の第１の構成例の平面図（ｂ）同断面図

【図１０】同実施の形態の光ピックアップ装置の第２の
構成例の断面図

【図１１】（ａ）本発明の第５の実施の形態における光
ピックアップ装置の第１の構成例の断面図（ｂ）同第２の構成例の断面図

【図１２】従来の光ピックアップ装置の構成図

【図１３】（ａ）〜（ｃ）同従来の光ピックアップ装置
の動作を示す図

【符号の説明】

１基板２支持層３弾性体層４梁５反射膜６ａ上部反射膜６ｂ下部反射膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１電極として機能する部分を有する平板
と、この平板上に形成された反射体と、前記平板上に形
成された支持体と、この支持体により両端を支持され、
第２電極として機能する部分を有する複数の梁とからな
り、且つこれら複数の梁は前記反射体の周囲に配置され
ていることを特徴とする光量変調素子。
【請求項２】梁の少なくとも上面が第２の反射体である
請求項１に記載の光量変調素子。
【請求項３】入射光の波長をλ、平板表面を含む平面の
法線からの入射角をθとするとき、前記支持体の高さ及
び前記梁の厚さの最適値がλ／（４ｃｏｓθ）で計算さ
れる値であることを特徴とする請求項１に記載の光量変
調素子。
【請求項４】さらに基板表面に絶縁層を形成した請求項
１に記載の光量変調素子。
【請求項５】平板表面にあって且つ入射光の光軸と前記
平板表面の法線を含む平面に平行な方向に長軸を有する
楕円の周上に、梁の前記反射体側の支持部の少なくとも
一部があって、且つ該楕円は、入射光の直径をｂ、前記
平板表面を含む平面の法線からの入射角をθとすると
き、短軸をｂ、長軸をｂ／ｃｏｓθで表される形状であ
ることを特徴とする請求項1に記載の光量変調素子。
【請求項６】第１の反射体は外周が曲線形状であって、
且つ梁の一端が該外周上にあることを特徴とする請求項
１に記載の光量変調素子。
【請求項７】曲線形状は平板表面にあって且つ入射光の
光軸と前記平板表面の法線を含む平面に平行な方向に長
軸を有する楕円である請求項６に記載の光量変調素子。
【請求項８】梁が楕円の中心から放射状に配置された請
求項７に記載の光量変調素子。
【請求項９】楕円は入射光の直径をｂ、前記平板表面を
含む平面の法線からの入射角をθとするとき、短軸を
ｂ、長軸をｂ／ｃｏｓθで表される形状であることを特
徴とする請求項７に記載の光量変調素子。
【請求項１０】平板は入射光に対して透明であって、且
つ前記梁の少なくとも下面が反射体である請求項１に記
載の光量変調素子。
【請求項１１】平板の梁を設けた面に対向する側から光
を入射することを特徴とする請求項１０に記載の光量変
調素子。
【請求項１２】平板と梁の間に絶縁層を具備したことを
特徴とする請求項１０に記載の光量変調素子。
【請求項１３】入射光の波長をλ、前記入射光の波長に
対する前記絶縁層の屈折率をｎ、前記平板表面を含む平
面の法線からの入射角をθとするとき、前記支持体の高
さの最適値がλ／（４ｃｏｓθ）で計算される値であ
り、且つ前記絶縁層の厚さの最適値がλ／（４ｎｃｏｓ
θ）で計算される値であることを特徴とする請求項１２
に記載の光量変調素子。
【請求項１４】光源と、部分反射体と、請求項１または
請求項６に記載の光量変調素子と、レンズと、受光素子
から構成され、該光源からの光を該部分反射体に入射
し、該部分反射体は入射した光の一部を該光量変調素子
に出射し、該光量変調素子は該部分反射体からの光の一
部を該レンズに出射し、該レンズは該光量変調素子から
の光を集光して光ディスクに入力し、該光ディスクから
反射される光の一部は該部分反射体に入射し、該部分反
射体は入射した光の一部を該受光素子に出射することを
特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１５】さらに前記レンズと前記光量変調素子を
一体的に支持する支持体を設け、駆動装置により該支持
体全体を駆動することを特徴とする請求項１４に記載の
光ピックアップ装置。
【請求項１６】ジグザグ状に光が伝搬する光伝搬路を設
けた基板と、光源と、光検出器と、位置信号検出光学手
段と、光集光手段と、該光源と該光集光手段の間の光路
上に設けられた光量変調素子から構成され、該光源から
の光を該光伝搬路に導き、該光伝搬路を伝搬する伝搬光
は該光量変調素子に入射し、該光量変調素子から出射さ
れた光を該光集光手段で集光して光ディスクに出力し、
該光ディスクからの反射光を該位置信号検出光学手段に
導き、該位置信号検出光学手段からの出力光を該光検出
器に導くことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１７】ジグザグ状に光が伝搬する光伝搬路を設
けた基板と、光源と、光検出器と、位置信号検出光学手
段と、光集光手段と、該光源と該光集光手段の間の該光
伝搬路上もしくは該光伝搬路中もしくは光路上に設けら
れた光量変調素子から構成され、該光源からの光を該光
伝搬路に導き、該光伝搬路を伝搬する伝搬光は該光集光
手段に入射し、該光集光手段により集光された光は該光
量変調素子に入射し、該光量変調素子から出射される光
の一部を光ディスクに出力し、該光ディスクからの反射
光を該位置信号検出光学手段に導き、該位置信号検出光
学手段からの出力光を該光検出器に導くことを特徴とす
る光ピックアップ装置。
【請求項１８】光量変調素子は請求項１または請求項６
または請求項１０に記載の光量変調素子または透過率を
可変の液晶または反射率を可変の液晶であることを特徴
とする請求項１６または請求項１７に記載の光ピックア
ップ装置。
【請求項１９】基板を光伝搬路とし、前記光伝搬路の表
面または裏面に反射層を設けることを特徴とする請求項
１６または請求項１７に記載の光ピックアップ装置。
【請求項２０】位置信号検出光学手段は回折光学素子で
あり、光伝搬路上もしくは光伝搬路中に設けたことを特
徴とする請求項１６または請求項１７に記載の光ピック
アップ装置。
【請求項２１】光集光手段は回折光学素子であり、光伝
搬路上もしくは光伝搬路中に設けたことを特徴とする請
求項１６または請求項１７に記載の光ピックアップ装
置。
【請求項２２】光集光手段は屈折形のレンズであり、前
記基板から出射される光の光路上に配置されていること
を特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の光ピ
ックアップ装置。