JPH11120581A

JPH11120581A - 光学装置

Info

Publication number: JPH11120581A
Application number: JP9296193A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光学部品点数の削減、アライメントの簡単
化、トラッキング信号の安定を可能にし、半導体プロセ
スによる製造を容易にする。【解決手段】反射面にピットを形成した光学記録媒体
の被照射部２と、半導体レーザＬＤ、半導体構造４、光
検出素子ＰＤを同一半導体基体１に形成した半導体部７
と、半導体レーザからの発射光Ｌ_Fを被照射部に収束照
射し、その反射光Ｌ_Rを収束させる収束手段３とを有
し、半導体構造は収束手段の共焦点近傍に３つの反射面
を有し、光検出素子は第２、第３の反射面の反射光を受
光する第１、第２の検出素子ＰＤ_R、ＰＤ_Lを有し、こ
れら検出素子を４分割し、ピットの一方のピットエッジ
からの回折光から、分割した検出素子における検出信号
を位相差検出法により演算して、第１、第２の位相差検
出信号を得、これらを演算してトラッキングエラー信号
を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発光部から
の光を光記録媒体例えば光ディスク、光磁気ディスクな
どの被照射部に照射し、被照射部からの反射による戻り
光を受光検出する場合、特にピット深さλ／４ｎを有す
る光ディスクに対するトラッキングエラー信号を検出す
る場合に適用して好適な光学装置に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学装置、いわゆるコンパクトデ
ィスク（ＣＤ）プレーヤなどの光ディスクドライブや光
磁気ディスクドライブの光学ピックアップでは、グレー
ティングやビームスプリッタなどの各光学部品を個別に
組み立てるため装置全体の構成が複雑且つ大きくなり、
また、基板上にハイブリッドで組み立てる場合に光学的
な配置設定に際して厳しいアライメント精度を必要とし
ていた。

【０００３】図１６に従来のコンパクトディスク（Ｃ
Ｄ）の再生専用の光学ピックアップの一例の構成図を示
す。この光学ピックアップ８１は、半導体レーザ８２、
回折格子８３、ビームスプリッタプレート８４、対物レ
ンズ８５及びフォトダイオードからなる受光素子８６を
備えて成り、半導体レーザ８２からのレーザ光Ｌがビー
ムスプリッタプレート８４で反射され、対物レンズ８５
で収束されて光ディスク９０に照射され、この光ディス
ク９０で反射された戻り光がビームスプリッタプレート
８４を透過して受光素子８６にて受光検出される。

【０００４】しかしながら、この様な光学ピックアップ
８１は、部品点数が多く、また非常に大型になるだけで
なく、その配置に高い精度が要求され、生産性の低いも
のであった。

【０００５】ところで、光学ピックアップ等の光学装置
におけるトラッキングサーボの方法としては、通常プッ
シュプル法や３ビーム法やヘテロダイン法等が用いられ
ている。

【０００６】このうち、従来から行われているプッシュ
プル法は、ディスク上において入射光の光スポットがト
ラックあるいはピットからずれたときに、ディスクによ
り生じる±１次回折光において強度差が生じ、これによ
り遠視野像が非対称となることから、例えば２個の検出
器によってこの非対称に応じた信号を取り出し、これら
信号を演算器によって演算することによって、光スポッ
トのずれを検出するものである（図１７参照）。

【０００７】図１７にプッシュプル法を用いるトラッキ
ングサーボの概略構成図を示す。図１７Ｂに示すよう
に、ディスク５２表面のピットによる凹凸に光が照射さ
れると、凹凸により光が回折されて、０次回折光（主ビ
ームＢ）及び±１次回折光（副ビームＢ′）に分割され
る。また図１７において、Ｓ₀，Ｓ₁はそれぞれ０次回
折光、±１次回折光の照射スポットを示す。Ｓ₀が円と
なるのは、対物レンズの開口によるものである。

【０００８】この場合には、図１７Ａに示すように、受
光部として２分割フォトダイオードＰＤ_R，ＰＤ_Lが配
置形成される。これらフォトダイオードＰＤ_R，ＰＤ_L
の受光した信号を、図示しないが差動増幅器等で、例え
ば（ＰＤ_L−ＰＤ_R）のように演算処理して、トラッキ
ング信号としてトラッキングエラー信号ＴＥを得ること
ができる。

【０００９】そして、トラックとビームがずれている時
には、スポットの中心が２分割フォトダイオードの分割
線からずれるため、ＴＥ＝（ＰＤ_L−ＰＤ_R）が０とな
らず、ずれた方向に応じて正又は負の値を示す。これに
より、トラックとのずれの方向や量を検出することがで
きる。

【００１０】プッシュプル法を用いるトラッキングサー
ボは、２分割フォトダイオードがあれば実現できるた
め、安価に構成することができるが、レンズのシフトに
対して、ディスクからの戻り光が受光面上で受光素子の
分割線に対して垂直にシフトし、信号に大きなオフセッ
トが生じる問題がある。

【００１１】ここで、図１８Ａに示すように、レンズ５
１が横方向にシフトすると、それに従ってフォトダイオ
ードＰＤ_L，ＰＤ_Rが受光する光のスポットも破線で示
すようにシフトし、トラッキングが合っていてもトラッ
キングエラー信号ＴＥ＝０とならなくなる。また、図１
８Ｂに示すように、レンズ５１がディスク５２に対して
傾いた場合でも、受光する光のスポットが破線で示すよ
うにシフトし、トラッキングが合っていてもトラッキン
グエラー信号ＴＥ＝０とならなくなる。

【００１２】従来のプッシュプル信号の場合に、上述の
ようにレンズのシフトがトラッキングエラー信号に与え
る影響を図１９に示す。尚、縦軸は相対値で表してい
る。ディスクは、グルーブのピッチが１．６０μｍ、グ
ルーブのデプス（深さ）が波長／８、デューティ（ｄｕ
ｔｙ：グルーブの比率）が６５％のディスクとして計算
を行った。また、波長は０．７８μｍとした。

【００１３】図１９より、従来のプッシュプル信号では
レンズのシフトによって、トラッキングエラー信号もそ
れに応じて全体がシフトしていた。

【００１４】また、プッシュプル法においては、再生用
レーザの波長をλ、ディスク５２の透明基板の屈折率を
ｎとするとき、ディスク５２のピットの深さがλ／４ｎ
である場合に、０次回折光と±１次回折光との干渉によ
り信号が０となるため、原理的にトラッキングエラー信
号の検出ができなくなる。従って、ピットの深さがλ／
４ｎである規格のディスク５２には用いることができな
い。例えば、ＤＶＤ（Dedital Versatile Disk）−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏはこのピットの深さがλ／４ｎ
である規格であるため、プッシュプル法の適用はできな
い。

【００１５】また、３ビーム法では、回折格子により光
を分割して、主ビームとその両側に２本の副ビームを形
成し、図２０に３ビーム法におけるディスク面でのスポ
ット位置を示すように、主ビームによるスポットＳ₀、
その両側の副ビームによるスポットＳ₁，Ｓ₂をディス
ク５２のグルーブ又はピットに照射して、２つの副ビー
ムの反射光をそれぞれ検出して、差信号を取ることによ
り、プッシュプル法と同様のトラッキングサーボを行う
ものである。

【００１６】ここで、主ビームのスポットＳ₀がトラッ
ク中心からずれると、副ビームのスポットＳ₁，Ｓ₂に
よる反射光が対称でなくなり、差信号によるトラッキン
グエラー信号が０から変動する。このトラッキングエラ
ー信号の変動量は、主ビームのスポットＳ₀のトラック
中心からのずれ量に対応して変化することから、トラッ
キングサーボを行うことができる。尚、主ビームの反射
光は、ディスク記録信号の検出に用いる。

【００１７】この場合には上述のようなレンズシフトに
も対応することができるが、グレーティング等の回折格
子を通す必要があるため、部品点数が増えること、主ビ
ームの光量が減少することにより消費電力が増加するこ
と、調整が複雑であり、従って、製造コストもかかるこ
と等の欠点を有している。

【００１８】この他、特にピット深さがλ／４ｎである
規格のディスクのトラッキングサーボに有効な方法に
は、位相差検出法がある。位相差検出法は、２次元ピッ
トの回折スペクトルをＲＦ（高調波）信号をリファレン
スとして、ヘテロダイン検波する方法や、光検出器上で
検出された各信号をデジタル演算処理する方法により実
現されている。

【００１９】位相差検出法においては、例えば、図２１
に示すように、光軸を中心として、被照射部である光デ
ィスクの例えばピット列方向であるタンジェンシャル方
向Ｔ及びこの方向Ｔに垂直な方向に、縦横に４分割した
フォトダイオードＰＤ₁，ＰＤ₂，ＰＤ₃，ＰＤ₄を形
成し、遠視野領域に設置する。そして、この４分割フォ
トダイオードＰＤ₁〜ＰＤ₄で光ディスクからの戻り光
を検出する。図２１中、中央の円はレンズの瞳に対応し
０次回折光のスポットに相当する。その他周囲の８つの
円は１次回折光のスポットに相当する。また、中央の点
線部はディスクのピットＰに対応する像である。

【００２０】そして、この４分割フォトダイオードＰＤ
₁〜ＰＤ₄の構成に対して、例えば次のように信号処理
を行う。各フォトダイオードの検出信号の総和であるＲ
Ｆ信号（ＰＤ₁＋ＰＤ₂＋ＰＤ₃＋ＰＤ₄）と各フォト
ダイオードの検出信号を演算した信号（例えばＰＤ₁＋
ＰＤ₃−ＰＤ₂−ＰＤ₄）とを、位相を考慮しながらヘ
テロダイン検波する。このときの演算信号の内容を数１
に示す。

【００２１】

【数１】演算信号＝（ＰＤ₁＋ＰＤ₃）−（ＰＤ₂＋ＰＤ₄）＝Ｃ sin（２πｖ_t／ｖ_p）sin （２πａωｔ／ｖ_p）ただし、ｖ_t：デトラック量ｖ_p：ピット列の周期ａ：読みとり位置の半径 ω：光ディスクの角速度Ｃ：定数

【００２２】ここで、数１のＣ sin（２πｖ_t／ｖ_p）
の部分は、ＲＦ信号（ＰＤ₁＋ＰＤ₂＋ＰＤ₃＋Ｐ
Ｄ₄）がｃｏｓ（２πａωｔ／ｖ_p）であることを考慮
すると、これをリファレンスとして演算信号をヘテロダ
イン検波した場合に得られる信号となる。こうしてヘテ
ロダイン検波により得られた信号からデトラック量ｖ_t
を求めることができる。

【００２３】この場合には、レンズシフトによるトラッ
キングエラー信号のオフセットが生じにくく、またピッ
ト深さがλ／４ｎである規格のディスクに有効である。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】一方、前述の従来の光
学装置の欠点を改善するものとして、光学部品点数の削
減および光学的な配置設定に際してのアライメントの簡
単化を可能にし、装置全体の簡素化、小型化を図る目的
で、レンズなど収束手段の共焦点位置に発光部を配置
し、この発光部のある共焦点位置近傍に受光部を形成す
る、いわゆるＣＬＣ（コンフォーカル・レーザ・カプ
ラ）構成が考えられている。

【００２５】そして、本出願人は、前述のレンズシフト
やディスクの傾きに起因するトラッキングエラー信号の
オフセットをなくすために、上述の共焦点位置に受光部
を形成する分割フォトダイオードを配置し、これら分割
フォトダイオードによりプッシュプル法等を用いてトラ
ッキングサーボを行う光学装置を先に提案した（特願平
７−３５５２８号出願「光学装置」参照）。

【００２６】このような光学装置によれば、共焦点位置
近傍の受光部によるプッシュプル法（ＣＰＰ法）によっ
てトラッキングエラー信号の検出を行うことから、レン
ズのオフセットやディスクの反りに対しても安定したト
ラッキングエラー信号の検出ができ、組み立て時のアラ
イメントが大幅に簡素化される。また、発光部と受光部
とが同一基板上に形成されているため、部品点数の削減
が図れ、製造コストの低廉化や高信頼性化が実現でき
る。

【００２７】しかしながら、上述のＣＰＰ法では、共焦
点光学系特有の欠点を有している。特に、ジャストフォ
ーカスでなく、焦点深度内程度のごくわずかなフォーカ
スのずれが生じる場合に端的に現れる。

【００２８】図２２にその一例を示す。図２２は、デフ
ォーカスが生じた場合のＣＰＰ法によるトラッキングエ
ラー信号とデトラック量との関係を示す数値計算結果の
一例である。ディスクは図１９の計算で用いたものと同
じ形状のモデルとした。

【００２９】図２２より、±１μｍ以下の焦点深度内と
変わらない程度、あるいは焦点深度内でのデフォーカス
（通常、焦点深度内ではデフォーカスとは言わないが便
宜上こう呼ぶこととする）が生じる場合でも、ＣＰＰ法
によるトラッキングエラー検出では、誤差を生じること
がわかる。また、図２２中、曲線Ｇで示すデフォーカス
＝−０．５０μｍの場合のように、本来のトラッキング
エラー信号（曲線Ｅで示すデフォーカス＝０．００μｍ
の場合）とは周波数が異なる信号や、その他例えば倍の
周波数を有するトラッキングエラー信号になることがあ
る。また、曲線Ｈや曲線Ｉのように信号の正負が反転し
てしまうことがある。

【００３０】一方、光ディスクの光学系では、信号の記
録・再生にあたり、トラッキングの制御と共にフォーカ
スの制御も必要となる。通常、フォーカスの制御では、
スポットサイズ法・非点収差法・ナイフエッジ法、等の
方法により、対物レンズの焦点深度以下の程度にデフォ
ーカス量を抑制している。しかし、デフォーカス量は、
常時０μｍにされるわけではなく、焦点深度内での微妙
な変動が絶えず生じており、従って、ＣＰＰ法によるト
ラッキングエラーの検出を行う場合には、ピット深さに
ついて検討する前に、デフォーカスの影響を考慮した補
正法、または検出法を採用する必要がある。

【００３１】本発明はこのような点を考慮してなされた
もので、光学ピックアップなどの光学装置において、そ
の光学部品点数の削減および光学的な配置設定に際して
のアライメントの簡単化を可能にし、装置全体の簡素
化、小型化を図ると共に、様々なピット深さの光学記録
媒体に対してトラッキングエラー信号等のトラッキング
信号が安定して得られ、半導体プロセスによる製造が容
易にできるようにするものである。

【００３２】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、反
射面にピットが形成された光学記録媒体から成る被照射
部と、半導体レーザと、複数の反射面から成る半導体構
造と、光検出素子とが、同一半導体基体に形成された半
導体部と、半導体レーザからの発射光を被照射部に収束
照射し、更に被照射部から反射された戻り光を収束させ
る収束手段とを有し、半導体構造は、少なくとも半導体
レーザからの発射光を反射させる第１の反射面と、収束
手段からの戻り光の一部を光検出素子に照射させる第２
の反射面及び第３の反射面を有して成り、半導体構造の
第１の反射面、第２の反射面及び第３の反射面は、収束
手段の共焦点近傍に形成され、光検出素子は、第２の反
射面で反射された戻り光を受光する第１の検出素子と、
第３の反射面で反射された戻り光を受光する第２の検出
素子を有し、第１の検出素子及び第２の検出素子は、少
なくとも４分割されて成り、第１の検出素子において
は、光学記録媒体に形成されたピットの一方のピットエ
ッジからの回折光から、各分割された検出素子における
検出信号が位相差検出法により演算が行われることによ
り、第１の位相差検出信号が検出され、第２の検出素子
においては、一方のピットエッジからの回折光から、各
分割された検出素子における検出信号が位相差検出法に
より演算が行われることにより、第２の位相差検出信号
が検出され、第１の位相差検出信号と第２の位相差検出
信号とを演算することによって、トラッキングエラー信
号を得る構成とする。

【００３３】上述の本発明の構成によれば、少なくとも
４分割された第１の検出素子における検出信号から位相
差検出法により第１の位相差検出信号が得られ、少なく
とも４分割された第２の検出素子における検出信号から
位相差検出法により第２の位相差検出法により第２の位
相差検出信号が得られ、これら第１及び第２の位相差検
出信号を演算することにより、トラッキングエラー信号
を得ることから、位相差検出法の利点を生かして、ピッ
ト深さがλ／４ｎを中心とした規格のディスクに対し
て、充分なトラッキングエラー信号を検出することがで
きる。また、レンズシフトやデフォーカスの影響に強い
トラッキングエラー信号を得ることができる。さらに、
半導体レーザと反射面と光検出素子とが、同一半導体基
体に形成されていることにより、光学装置を部品点数を
少なく簡潔に小型に構成することができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明による光学装置は、反射面
にピットが形成された光学記録媒体から成る被照射部
と、半導体レーザと、複数の反射面から成る半導体構造
と、光検出素子とが、同一半導体基体に形成された半導
体部と、半導体レーザからの発射光を被照射部に収束照
射し、更に被照射部から反射された戻り光を収束させる
収束手段とを有し、半導体構造は、少なくとも半導体レ
ーザからの発射光を反射させる第１の反射面と、収束手
段からの戻り光の一部を光検出素子に照射させる第２の
反射面及び第３の反射面を有して成り、半導体構造の第
１の反射面、第２の反射面及び第３の反射面は、収束手
段の共焦点近傍に形成され、光検出素子は、第２の反射
面で反射された戻り光を受光する第１の検出素子と、第
３の反射面で反射された戻り光を受光する第２の検出素
子を有し、第１の検出素子及び第２の検出素子は、少な
くとも４分割されて成り、第１の検出素子においては、
光学記録媒体に形成されたピットの一方のピットエッジ
からの回折光から、各分割された検出素子における検出
信号が位相差検出法により演算が行われることにより、
第１の位相差検出信号が検出され、第２の検出素子にお
いては、一方のピットエッジからの回折光から、各分割
された検出素子における検出信号が位相差検出法により
演算が行われることにより、第２の位相差検出信号が検
出され、第１の位相差検出信号と第２の位相差検出信号
とを演算することによって、トラッキングエラー信号を
得る構成とする。

【００３５】また本発明は、上記光学装置において、半
導体構造の第１の反射面、第２の反射面及び第３の反射
面が、半導体基体に結晶成長させた所定の結晶面により
成る構成とする。

【００３６】また本発明は、上記光学装置において、半
導体構造が、第１の反射面、第２の反射面及び第３の反
射面により構成された三角錐状である構成とする。

【００３７】また本発明は、上記光学装置において、半
導体基体には、半導体レーザの形成部における半導体基
体の基板表面から、所要の深さをもって後退する凹部が
形成されて、凹部に光検出素子が形成された構成とす
る。

【００３８】以下、図面を参照して本発明の光学装置の
一実施の形態を説明する。図１に光学装置の斜視図を示
すように、本実施の形態では、被照射部が例えば記録ピ
ットを有する光ディスク２で、この光ディスク２に対し
てレーザ光を照射して記録の読み出しがなされる光学ピ
ックアップに適用した場合である。また、図２Ａは光学
装置の側面図、図２Ｂは平面図をそれぞれ示す。

【００３９】この光学装置１０は、同一の半導体基板１
上に基板面に沿う方向でかつ被照射部である光ディスク
２の例えばタンジェンシャル方向Ｔに平行な共振器長方
向を有する半導体レーザＬＤと、この半導体レーザＬＤ
の一方の発射端面に面して設けられ半導体レーザＬＤか
らの発射光Ｌ_Fを反射する反射面Ｍ₁を始めとした３つ
の反射面Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃を有する三角錐状の半導体構
造４と、受光部として２つの４分割フォトダイオードＰ
Ｄ_R（ＰＤ_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ_3R，ＰＤ_4R）及びＰＤ
_L（ＰＤ_1L，ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L）からなる光検出
素子とが形成された光半導体素子７により構成される。
この光半導体素子７は、ウエハ上に複数の光半導体素子
７を同時に形成するいわゆるウエハバッチプロセスによ
り、一連の半導体製造工程で製造することができる。

【００４０】また、２つの４分割フォトダイオードＰＤ
_R，ＰＤ_Lは、共に互いに交わる２本の分割線により略
田の字状に４分割されている。

【００４１】そして、反射面Ｍ₁により反射された発射
光Ｌ_Fは、収束手段である対物レンズ３により光ディス
ク２に収束照射され、光ディスク２から反射された戻り
光Ｌ_Rを、共通の対物レンズ３によって収束させ光半導
体素子７に戻す。

【００４２】戻り光Ｌ_Rは、対物レンズ３により光回折
限界（即ちレンズの回折限界）近傍まで収束されるもの
であり、この光回折限界、即ち半導体レーザＬＤからの
発射光Ｌ_Fの波長をλ、対物レンズ３の開口数をＮ．
Ａ．とするとき、発射光Ｌ_Fの直径を１．２２λ／Ｎ．
Ａ．より小とし、三角錐状の半導体構造４の発射光Ｌ_F
を反射させる反射面Ｍ₁内に照射されるようにする。こ
こで、発光部４の光源として半導体レーザＬＤを用いる
と、その発射光Ｌ_Fの直径は、約１〜２μｍ程度とする
ことができる。一方、対物レンズ３の開口数Ｎ．Ａ．が
例えば０．０９〜０．１、発射光Ｌ_Fの波長λが７８０
ｎｍ程度の場合、回折限界は１．２２λ／Ｎ．Ａ．≒１
０μｍ程度となる。

【００４３】三角錐状の半導体構造４は、光半導体素子
７に結晶成長させた所定の結晶面、例えば｛１１１｝Ｂ
結晶面により形成された反射面Ｍ₁と、例えば｛１１
０｝結晶面により形成された２つの反射面Ｍ₂，Ｍ₃と
からなり、前述の戻り光Ｌ_Rに関する対物レンズ３の共
焦点近傍位置に配置されて、レンズなど収束手段の共焦
点位置に発光部を配置し、この発光部のある共焦点位置
近傍に受光部を形成するいわゆるＣＬＣ（コンフォーカ
ル・レーザ・カプラ）構成とされている。この場合、通
常の成長条件下においては、半導体構造４を三角錐状に
成長させた後、自動的に結晶成長が停止するため、作製
プロセスの再現性に優れている。

【００４４】そして、この三角錐状の半導体構造４の発
射光Ｌ_Fを反射させた一方の反射面Ｍ₁とは別の２つの
反射面Ｍ₂，Ｍ₃によって、戻り光Ｌ_Rの一部が反射さ
れ、それぞれ第１の検出素子として右側の４分割フォト
ダイオードＰＤ_R（ＰＤ_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ_3R，Ｐ
Ｄ_4R），第２の検出素子として左側の４分割フォトダイ
オードＰＤ_L（ＰＤ_1L，ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L）に照
射される。

【００４５】これら２つの４分割フォトダイオードＰＤ
_R，ＰＤ_Lは、それぞれ反射鏡Ｍ₂，Ｍ₃を挟んで三角
錐状の半導体構造の頂点と反対側に配置され、半導体レ
ーザＬＤの形成部の半導体基板１表面から後退して形成
された凹部１ａに形成されている。

【００４６】このとき、ＣＬＣ構成を成す共焦点光学系
においては、焦点位置近傍に回折した光線全て、即ち０
次及び±１次光で形成される各回折光が、共焦点上の同
一面内に、分布を持ちながらも全て重なる特徴を有する
ために、戻ってきた光の一部を切り取るような本実施の
形態の場合においても、すべての回折成分が４分割フォ
トダイオードＰＤ（ＰＤ_R，ＰＤ_L）のある方向に全て
伝搬する。

【００４７】この場合、重なり合った各干渉成分を再び
空間的に分離するためには、ある程度の距離を伝搬させ
る必要があるが、図１に示すように、半導体レーザＬＤ
の形成部における光半導体素子７の表面、即ち半導体レ
ーザＬＤの上面から距離ｄ分後退した位置に形成した半
導体基板１の凹部１ａに４分割フォトダイオードＰ
Ｄ_R，ＰＤ_Lを形成することによって、三角錐状の半導
体構造４から４分割フォトダイオードＰＤ_R，ＰＤ_Lま
での戻り光Ｌ_Rの伝搬距離Ｄを稼いで、戻り光Ｌ_Rの回
折パターンを充分に分離することができる。

【００４８】そして、４分割フォトダイオードＰＤ_R，
ＰＤ_Lに光ディスク２からの戻り光Ｌ_Rが照射されるこ
とにより、各４分割フォトダイオードＰＤ_1R〜ＰＤ_4R，
ＰＤ_1L〜ＰＤ_4Lから得られる信号に対して、後述するよ
うに演算を行って、トラッキングエラー信号等を検出す
ることができる。また、４分割フォトダイオードＰＤ_1R
〜ＰＤ_4R，ＰＤ_1L〜ＰＤ_4L全体によって、光ディスク２
上の記録の読み出しすなわちＲＦ信号の検出を行うこと
ができる。

【００４９】ところで、伝搬距離によって干渉パターン
は大きく変わるため、デバイス設計時の各値に対応する
形で分割ＰＤの数及びパターン、演算方法を変えなくて
はならない。以下に、上述の図１に示した本発明の実施
の形態において、この点の説明と演算方法について説明
を加える。

【００５０】まず、図３にピットエッジの概略図を示
す。図３Ａは一方のピットエッジpitedge( １) 、図３
Ｂは他方のピットエッジpit edge( ２) における検出位
置をそれぞれ示す。図中上下の矢印は記録媒体の移動方
向、水平の矢印は検出方向を示す。ビームスポットＳが
移動して、各ピットエッジpit edge( １) ，pit edge
(２) における検出を行うことができる。

【００５１】次に、フォトダイオードＰＤ上で得られる
干渉パターンを図５及び図６に、各回折光のランディン
グ位置の計算結果を図７及び図８にそれぞれ示す。図５
〜図８では、共焦点位置からの分割ＰＤの距離をＬ＝１
００μｍ、分割ＰＤ全体の大きさを８０×８０（μｍ）
とし、図４に示した透過型簡易モデルにて計算した。

【００５２】尚、用いた透過型簡易モデルは、図４Ａに
示すように、ピットＰからの戻り光Ｌ_Rを対物レンズ３
で収束し、その戻り光の共焦点位置にナイフエッジＫＥ
を配置し、ナイフエッジＫＥで切り取られた戻り光をそ
れぞれ右側及び左側の４分割された光検出器ＰＤ_R（Ｐ
Ｄ_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ_3R，ＰＤ_4R）及びＰＤ_L（ＰＤ_1L，
ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L）で検出する構成のモデルであ
る。尚、図４Ｂは図４Ａの右側について拡大した図であ
り、回折限界まで収束された戻り光が、ナイフエッジＫ
Ｅで切り取られる状態を示す。

【００５３】共焦点ナイフエッジ構成（以後ＣＫＥ構成
とする）では、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、共焦点
位置に配置されたピラミッドマスクによるナイフエッジ
ＫＥによって、戻り光Ｌ_Rがそれぞれ左右にスプリット
されるが、図５及び図６より分離されたそれぞれの側
（以下チャンネルとする）におけるデトラックに対する
パターンの変化が、図１４に示す従来型（三角錐状の半
導体構造によるナイフエッジがない構造；各回折光のラ
ンディング位置は図１３を参照）のパターンの変化に概
ね準ずるものとなっていることが分かる。尚、実際の左
右の干渉パターンの分布は、三角錐状の半導体構造４の
反射面Ｍ₂，Ｍ₃で戻り光Ｌ_R反射することによりピラ
ミッドの作用を受けて、その像が反転する。

【００５４】ただし、図１４に示した従来型では、デト
ラックの符号によりパターンが反転していたが、このＣ
ＫＥ構成では、図５及び図６より、左右の各チャンネル
ではデトラックの符号によりパターンの反転が起こるほ
どのパターンの変化は見えず、たすき掛けの演算例えば
｛（左上＋右下）−（右上＋左下）｝を行った場合に、
演算結果が＋になる位置又は−になる位置に光量が偏っ
ている。

【００５５】また、たすき掛けの関係に位置する仮想Ｐ
Ｄ同士（左上と右下、又は右上と左下）の信号和の差を
左右各チャンネルで求め、両チャンネルの信号を加算す
ることからトラッキングエラー信号ＴＥが得られること
がわかる。さらに、左右いずれのチャンネルにおいて
も、プッシュプル信号（左−右）を得ようとすると、デ
トラックの量に係わらず概ね０となることがパターンか
ら容易に推測できる。即ち、プッシュプル信号が０にな
ることがわかる。

【００５６】ここで、図９に示すように、図５及び図６
に示した各回折光の強度中心付近を同一パターン上に重
ねてプロットしてみると（図９Ａ及び図９Ｂ）、同図中
段（図９Ｃ及び図９Ｄ）に示したように、各チャンネル
において、（０，０）光と強く干渉する項と、バックグ
ラウンド程度の極めて弱い干渉しか得られない項とに、
それぞれの回折光が位置していることが分かる。

【００５７】例えば左側では（０，０）と強く干渉する
のは（１Ｌ），（２Ｌ）と表記した付近にランディング
する回折成分であり、その中でも、（１Ｌ）ではＪ
（０，０）とＤ（−１，０），Ｂ（−１，＋１），Ｈ
（０，＋１）の各項が、（２Ｌ）ではＩ（０，０）とＯ
（＋１，０），Ｑ（＋１，−１），Ｋ（０，−１）の各
項が、それぞれ干渉パターンに重要な要素となってい
る。一方、（０，０）とほとんど干渉しない項として、
（１ＮＬ），（２ＮＬ）のエリアにランディングする項
があり、これらはそれぞれＮ（＋１，＋１），Ｐ（＋
１，０），Ｒ（＋１，−１）の干渉、及びＡ（−１，＋
１），Ｃ（−１，０），Ｅ（−１，−１）の干渉となっ
ており、（０，Ｘ）成分との干渉がほとんど得られない
ため、トラッキングエラー信号ＴＥには大きく寄与しな
い。

【００５８】これらの様子を従来型の干渉項のランディ
ング位置と干渉成分で模式的に表したものが、図９の最
下段に示した図９Ｅ及び図９Ｆであり、これによって同
図中の（１Ｌ）及び（２Ｌ）が、それぞれ従来型で言う
ところのＰＤ₂及びＰＤ₃に相当する干渉成分に準じて
いることがわかる。これらの項は、従来型のいわゆる位
相差検出法に準じた振る舞いをするが、ＰＤ₁，ＰＤ₄
に相当する項はほとんど機能していないため、左右いず
れかの片方のチャンネルだけでは、大きくオフセットを
有した位相差検出法によるトラッキングエラー信号ＴＥ
が得られることとなる。

【００５９】同様の議論から右側で得られる信号は、従
来型で言うＰＤ₁及びＰＤ₄に相当する項であり、左側
で得られる信号と右側で得られる信号とを演算した結果
として、従来型の位相差検出法で得られる信号［（ＰＤ
₁＋ＰＤ₄）−（ＰＤ₂＋ＰＤ₃）］に準じた信号が得
られることがわかる（図１５の従来型の位相差検出法に
よる信号特性と図１０のＣＫＥ構成の場合の信号特性を
参照）。またオフセットは、左右で等しく、引き算とし
て得られたトラッキングエラー信号において、これらは
キャンセルされる。

【００６０】従って、左側で得られる信号と右側で得ら
れる信号とを演算することによって、従来型の位相差検
出法で得られる信号と同様に、オフセットがなく良好な
トラッキングエラー信号ＴＥが得られる。

【００６１】そこで、一方のピットエッジpit edge
（１）又はpit edge（２）におけるトラッキングエラー
信号ＴＥの検出方法として、次の数２に示す演算方法に
よりトラッキングエラー信号ＴＥを検出することができ
る。

【００６２】

【数２】ＴＥ＝｛（ＰＤ_2L＋ＰＤ_3L）−（ＰＤ_1L＋ＰＤ
_4L）｝−｛（ＰＤ_2R＋ＰＤ_3R）−（ＰＤ_1R＋ＰＤ_4R）｝

【００６３】数２においては、第２の検出素子即ち左側
のフォトダイオードＰＤ_Lにおいて４分割されたフォト
ダイオードＰＤ_1L〜ＰＤ_4Lにおいて検出した信号を、位
相差検出法により演算した第２の位相差検出信号｛（Ｐ
Ｄ_2L＋ＰＤ_3L）−（ＰＤ_1L＋ＰＤ_4L）｝と、第１の検出
素子即ち右側のフォトダイオードＰＤ_Rにおいて４分割
されたフォトダイオードＰＤ_1R〜ＰＤ_4Rにおいて検出し
た信号を、位相差検出法により演算した第１の位相差検
出信号｛（ＰＤ_2R＋ＰＤ_3R）−（ＰＤ_1R＋ＰＤ_4R）｝と
の差分をとってトラッキングエラー信号ＴＥを得てい
る。

【００６４】図１０に、上述の数２の演算式を用いて計
算した各パラメータに対するトラッキングエラー信号Ｔ
Ｅの特性を示す。図１０Ａ〜図１０Ｃは、それぞれディ
スクのラジアル方向のレンズシフト特性及びデューティ
比への依存、焦点深度内でのフォーカス依存特性を示し
ているが、いずれも良好な結果が得られており、有効な
トラッキングエラー信号ＴＥ検出手段であることがわか
る。

【００６５】そして、図４に示す透過モデルにおいて、
ＣＫＥ構成におけるプッシュプル法（ＣＫＥ−ＰＰ）に
よるトラッキングエラー信号ＴＥの演算式は次の数３の
ようになる。

【００６６】

【数３】ＴＥ（ＣＫＥ−ＰＰ）＝｛（ＰＤ_1L＋ＰＤ_2L）
−（ＰＤ_3L＋ＰＤ_4L）｝−｛（ＰＤ_1R＋ＰＤ_2R）−（Ｐ
Ｄ_3R＋ＰＤ_4R）｝

【００６７】また、ＣＫＥ−ＤＰＤ即ち本発明によるＣ
ＫＥ構成における位相差検出法と、ＣＫＥ−ＰＰ即ちＣ
ＫＥ構成におけるプッシュプル法とにおいて、フォトダ
イオードＰＤ_R，ＰＤ_Lの分割線を共通化した場合に、
各検出方法によるトラッキングエラー信号の比較を図１
１Ａに示す。尚、図１１Ａにおいては前述のＣＰＰ信号
の場合も同時に示す。また、ピット深さがλ／８ｎの光
学記録媒体に対してＣＫＥ−ＰＰ法によりトラッキング
エラー信号を検出した場合及びピット深さがλ／４ｎの
光学記録媒体に対してＣＫＥ−ＤＰＤ法によりトラッキ
ングエラー信号を検出した場合の、レンズシフトによる
トラッキングエラー信号ＴＥの変化を表す計算結果を、
それぞれ図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す。

【００６８】尚、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃにお
いては、基本的にＣＫＥ−ＰＰの信号が得られるように
最適化した分割線によるフォトダイオードの分割を行っ
た条件を用いて、それぞれの信号の計算を行っている。

【００６９】そして、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃ
から、いずれもレンズシフトの影響なく正確にトラッキ
ングエラー信号ＴＥを取ることができるので、これらＣ
ＫＥ−ＤＰＤ及びＣＫＥ−ＰＰの分割線は共通化でき、
光学記録媒体のピット深さがλ／４ｎであっても、λ／
８ｎであっても、共にトラッキングエラー信号ＴＥを得
ることができることが分かる。尚、ＣＫＥ−ＰＰの場合
は、λ／４ｎ以外のピット深さの記録媒体においては、
λ／８ｎの結果に準じたトラッキングエラー信号特性が
得られる。

【００７０】従って、製造プロセスの変更をする必要が
なく、ＣＫＥ−ＰＰ、ＣＫＥ−ＤＰＤの各トラッキング
エラー信号ＴＥを得ることが可能となり、１つのＣＫＥ
デバイスで様々なピット深さのメディア（光学ディス
ク）に対応できることが大きな特長となる。

【００７１】以上は図４に示した透過型のモデルについ
て演算を行ったが、図１の構成の光学装置においても同
様の考えを適用することができる。

【００７２】まず、実際の左右の干渉パターンは、三角
錐状の半導体構造４の反射面Ｍ₂，Ｍ₃で戻り光Ｌ_R反
射することにより、前述のように、その分布の像が反転
する。従って、図１の構成のフォトダイオードＰＤ
_L（ＰＤ_1L，ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L），ＰＤ_R（ＰＤ
_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ_3R，ＰＤ_4R）においては、モデルの場
合と比較すると、ＰＤ_1LとＰＤ_4L，ＰＤ_1RとＰＤ_4Rでそ
れぞれ各回折光のランディング位置の位置関係が入れ替
わる。

【００７３】即ち、トラッキングエラー信号ＴＥの演算
式は、ＰＤ_1LとＰＤ_4L，ＰＤ_1RとＰＤ_4Rが入れ替わる
が、結局は以下の数４に示すように、数２と同様の式に
なる。

【００７４】

【数４】ＴＥ＝｛（ＰＤ_2L＋ＰＤ_3L）−（ＰＤ_1L＋ＰＤ
_4L）｝−｛（ＰＤ_2R＋ＰＤ_3R）−（ＰＤ_1R＋ＰＤ_4R）｝

【００７５】尚、ＣＫＥ−ＰＰ法によるトラッキングエ
ラー信号ＴＥは、ＰＤ₁とＰＤ₄が入れ替わることによ
り、演算式の内容も次の数５に示すように変わる。

【００７６】

【数５】ＴＥ（ＣＫＥ−ＰＰ）＝｛（ＰＤ_1L＋ＰＤ_3L）
−（ＰＤ_2L＋ＰＤ_4L）｝−｛（ＰＤ_1R＋ＰＤ_3R）−（Ｐ
Ｄ_2R＋ＰＤ_4R）｝

【００７７】上述のように一方のピットエッジからの回
折光を第１の検出素子で検出した第１の検出信号を演算
して得た第１の位相差検出信号と、第２の検出素子で検
出した第２の検出信号を演算して得た第２の位相差検出
信号との演算を行うことにより、ピット深さがλ／４ｎ
の光学記録媒体に対してトラッキングエラー信号の検出
を行うことができる。また、実際のフォーカスサーボに
対応したわずかなデフォーカスを有する場合でも、トラ
ッキングエラー信号の検出を正確に行うことができる。

【００７８】尚、フォーカスエラー信号ＦＥは、光学記
録媒体のピット深さによらず、２つの４分割フォトダイ
オードＰＤ_R，ＰＤ_Lを用いて、公知の検出方法により
検出することができる。例えば、次の数６のように演算
を行って、フォーカスエラー信号ＦＥを得ることができ
る。

【００７９】

【数６】ＦＥ＝（ＰＤ_1L−ＰＤ_4L）＋（ＰＤ_1R−ＰＤ_4R）

【００８０】そして、２つの４分割フォトダイオードに
おいて、それぞれＣＫＥ−ＰＰ法によるトラッキングエ
ラー信号の検出とフォーカスエラー信号の検出ができる
ように、互いに交わる２本の分割線を引くようにすれ
ば、上述のように光学記録媒体のピット深さがλ／４ｎ
であっても、λ／８ｎであっても、共にトラッキングエ
ラー信号ＴＥを得ることができ、またフォーカスエラー
信号ＦＥを検出することができる。

【００８１】また、図１２に本発明に係る光学装置の他
の実施の形態を示す。この光学装置２０は、半導体レー
ザＬＤから発射される発射光Ｌ_Fが被照射部にて反射し
て得られる戻り光Ｌ_Rの共焦点位置近傍に配置された半
導体構造１２と、この半導体構造１２の発射光Ｌ_Fを反
射させる第１の反射面Ｍ₁とは別の、第２の反射面Ｍ₂
と、第３の反射面Ｍ₃とにそれぞれ対向して配置された
光検出素子としてのフォトダイオードＰＤ_1A，ＰＤ_2A，
ＰＤ_1B，ＰＤ_2Bとを有し、第２の反射面Ｍ₂及び第３の
反射面Ｍ₃は、戻り光Ｌ_Rの一部を反射するように配置
され、光検出素子において信号を検出するものである。

【００８２】また、例えば結晶面（１００）から＜０１
１＞方向に略９°傾斜した半導体基板１１上に４つの結
晶面（１−１−１），（１１−１），（１−１１），
（１１１）を有する半導体構造１２が配置される。結晶
面（１−１−１）は、半導体レーザＬＤに対向する第１
の反射面Ｍ₁を、結晶面（１−１１）は第２の反射面Ｍ
₂を、また、結晶面（１−１１）は第３の反射面Ｍ₃を
それぞれ形成している。さらに、第２の反射面Ｍ₂に対
向して光路に沿って半導体構造１２より順にフォトダイ
オードＰＤ_1A，ＰＤ_2Aが、また、第３の反射面Ｍ₃に対
向して光路に沿って半導体構造１２より順にフォトダイ
オードＰＤ_1B，ＰＤ_2Bがそれぞれ配置されている。さら
に、フォトダイオードＰＤ_2A，ＰＤ_2Bは基板１１に形成
された結晶面（１１−１）及び（１−１１）部分にそれ
ぞれ配置されている。

【００８３】この光学装置２０においては、半導体レー
ザＬＤから発射されるレーザ光は半導体構造１２上の第
１の反射面Ｍ₁によって基板１１に対して略垂直方向に
反射して、図示しないが収束手段にて収束されて光学記
録媒体等の被照射部にて焦点を結ぶ。被照射部にて反射
された戻り光Ｌ_Rは、収束手段にて再び収束されて半導
体構造１２の第２の反射面Ｍ₂及び第３の反射面Ｍ₃に
て反射し、第２の反射面Ｍ₂にて反射した戻り光Ｌ_Rは
右側のフォトダイオードＰＤ_R（ＰＤ_1A，ＰＤ_2A）にて
受光され、第３の反射面Ｍ₃にて反射した戻り光Ｌ_Rは
左側のフォトダイオードＰＤ_L（ＰＤ_1B，ＰＤ_2B）にて
受光される。

【００８４】この光学装置２０においても、先の実施の
形態の光学装置１０と同様に、本発明を適用することが
できる。この場合には、図９に示した手法等を用いて、
例えば半導体構造１２側のフォトダイオードＰＤ_1A，Ｐ
Ｄ_1Bを４分割することにより、右側及び左側でそれぞれ
位相差検出法による演算を行うことができるように構成
すればよい。そしてディスクの一方のピットエッジから
の回折光を、それぞれ右側のフォトダイオードＰＤ_Rで
検出した第１の検出信号を演算して第１の位相差検出信
号を、左側のフォトダイオードＰＤ_Lで検出した第２の
検出信号を演算して第２の位相差検出信号をそれぞれ得
て、これら第１の位相差検出信号と第２の位相差検出信
号とを演算することにより、トラッキングエラー信号Ｔ
Ｅを得ることができる。

【００８５】フォーカスエラー信号ＦＥは、例えばＦＥ
＝（ＰＤ_1A−ＰＤ_2A）＋（ＰＤ_1B−ＰＤ_2B）と、半導体
構造１２から近いフォトダイオードの信号と、半導体構
造１２から遠いフォトダイオードの信号とを演算して得
ることができる。

【００８６】これにより、先の実施の形態の光学装置１
０と同様に、ピット深さがλ／４ｎである規格のディス
クに対して、充分なトラッキングエラー信号を検出する
ことができる。また、レンズシフトやデフォーカスの影
響に強いトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができ
る。

【００８７】尚、図１２の実施の形態では、左右フォト
ダイオードＰＤ_R，ＰＤ_Lの後段のフォトダイオードＰ
Ｄ_2A及びＰＤ_2Bを半導体基板１から斜面として形成され
た結晶面に設ける構成としたが、後段のフォトダイオー
ドＰＤ_2A及びＰＤ_2Bを半導体基板１に形成した凹部１ａ
の平面に設ける構成としてもよい。

【００８８】尚、上述の実施の形態の他、従来的提案さ
れているように発光部と受光部が個別素子として用意さ
れ、組み合わせて作製する場合でも、発光部と受光部と
ナイフエッジを構成する光学部品とを適切に配置すれ
ば、上述の演算方法を適用することができる。

【００８９】上述の光学装置によれば、ＣＬＣデバイス
とトラッキングサーボ信号の検出に特徴を有することに
より、下記の利点を有する。（１）従来の通常の位相差検出方式と同様に、トラッキ
ングエラー信号がレンズシフトに強くなる。（２）トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信
号の検出のために付加する光学部品がないため、部品点
数を削減した簡素な光学系を構成することができる。従
って、組立工程及び調整工程の簡素化を図ることができ
る。（３）部品点数の削減及び工程の簡素化により製造コス
トが低減できる。（４）付加する光学部品がないため、光学的ロスが低減
され、低消費電力化できる。（５）同一の半導体基体に半導体レーザ、光検出素子、
及び三角錐状の半導体構造を形成するので、完成後の経
時変化が少ない。（６）小型軽量化が実現可能で、これによる応答速度の
向上が図られる。（７）従来とほぼ同等の消費電力のままで、より高速な
線速度を有する光学記録媒体の記録・再生ができる。（８）半導体バッチプロセスにより素子を作製できるた
め、安価に製造することができる。（９）半導体レーザＬＤの端面近傍に形成される半導体
構造の結晶成長は、所定の形状を成長させた後成長が自
動的に停止するため、設計通りに半導体構造を形成する
ことができ、歩留まり良く製造することができることか
ら、安価で再現性良く製造することができる。（１０）各チャンネルの受光素子を４分割とした場合、
ＣＫＥ−ＰＰ（共焦点ナイフエッジ−プッシュプル法）
による信号検出が可能な構成とすることができ、さまざ
まなピット深さのディスクに対応可能である。従って、
例えば記録や再生波長が同じでピット深さが異なる複数
種のディスクに対向可能な光学装置を構成することもで
きる。

【００９０】本発明の光学装置は、上述の実施の形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲でその他様々な構成が取り得る。

【００９１】

【発明の効果】上述の本発明による光学装置によれば、
半導体レーザの形成部における半導体基体の基板表面か
ら所要の深さをもって後退して形成された、半導体基体
の凹部に光検出素子が形成されているため、反射面によ
り光検出素子に照射される収束手段からの戻り光の回折
パターンをよく分離して光検出素子にて受光することが
できる。これにより、デフォーカスに起因するトラッキ
ングエラー信号の変動をなくして、より正確にトラッキ
ングサーボを行うことができる。また、レンズシフトに
よるトラッキングエラー信号のオフセットも従来に比べ
て大きく低減できる。

【００９２】上述のように一方のピットエッジからの回
折光を第１の検出素子即ち右側の４分割フォトダイオー
ドで検出した検出信号を位相差検出法により演算して得
た第１の位相差検出信号と、第２の検出素子即ち左側の
４分割フォトダイオードで検出した検出信号を位相差検
出法により演算して得た第２の位相差検出信号との演算
を行うことにより、ピット深さがλ／４ｎの光学記録媒
体に対してもトラッキングエラー信号の検出を行うこと
ができる。また、実際のフォーカスサーボに対応したわ
ずかなデフォーカスを有する場合でも、トラッキングエ
ラー信号の検出を正確に行うことができる。

【００９３】特に、ピットの一方のピットエッジからの
回折光を、第１の検出素子で検出した検出信号を位相差
検出法により演算した第１の位相差検出信号と、第２の
検出素子で検出した検出信号を位相差検出法で演算した
第２の位相差検出信号とを得て、これら第１の位相差検
出信号と第２の位相差検出信号とを演算することによ
り、ピット深さがλ／４ｎである規格のディスクに対し
ても、充分なトラッキングエラー信号を検出することが
できる。従って、様々なピット深さのディスクに対応可
能である。

【００９４】また、ＣＫＥ構成のプッシュプル法と同一
の分割フォトダイオードを使うことができ、この点から
も様々なピット深さのディスクに対応可能である。

【００９５】そして、トラッキングエラー信号の検出の
ために付加する光学部品がないため、部品点数を削減し
た簡素な光学系を構成できる。このため、調整工程の簡
素化が実現できる。これにより、光学装置の低製造コス
ト化を図ることができ、また光量のロスが低減されて低
消費電力化が図られる。

【００９６】また、本発明により光学装置を小型軽量化
することができ、さらに応答速度の向上がなされる。従
って本発明により、従来の消費電力で、より高速な線速
度を有する光学記録媒体の記録・再生が可能となる。

【００９７】また、本発明により、光学装置の組立後の
経時変化を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の一実施の形態の概略構成図
（斜視図）である。

【図２】Ａ図１の光学装置の側面図である。Ｂ図１の光学装置の平面図である。

【図３】Ａ、Ｂピットエッジの概略図である。

【図４】Ａ、Ｂ計算に用いた光学系のモデルを示す図
である。

【図５】Ａ〜Ｃ左側のフォトダイオードにおける干渉
パターンである。Ｄ〜Ｆ右側のフォトダイオードにおける干渉パターン
である。

【図６】Ａ〜Ｃ左側のフォトダイオードにおける干渉
パターンである。Ｄ〜Ｆ右側のフォトダイオードにおける干渉パターン
である。

【図７】左側のフォトダイオードにおける各回折光ラン
ディング位置の関係を示すパターンである。

【図８】右側のフォトダイオードにおける各回折光ラン
ディング位置の関係を示すパターンである。

【図９】ＣＫＥ構成と従来型との関係を説明する図であ
る。

【図１０】ＣＫＥ構成の場合のトラッキングエラー信号
の特性を示す図である。Ａレンズシフトに対するトラッキングエラー信号の変
化である。Ｂディスクピットのデューティとトラッキングエラー
信号との関係である。Ｃ焦点深度内程度のフォーカスずれに対するトラッキ
ングエラー信号の変化である。

【図１１】ＡＣＫＥ構成におけるＤＰＤ法と他のトラ
ッキングエラー信号の検出例を比較した図である。ＢＣＫＥ構成におけるＣＫＥプッシュプル法によるト
ラッキングエラー信号のレンズシフトによる変化を示す
図である。ＣＣＫＥ構成におけるＤＰＤ法によるトラッキングエ
ラー信号のレンズシフトによる変化を示す図である。

【図１２】本発明の光学装置の他の実施の形態の概略構
成図である。

【図１３】従来型の場合のフォトダイオード上での各回
折光のランディング位置を示す図である。

【図１４】従来型の場合のフォトダイオード上での干渉
パターンを示す図である。Ａ〜Ｃ第１のピットエッジによる場合の図である。Ｄ〜Ｆ第２のピットエッジによる場合の図である。

【図１５】従来型の場合のトラッキングエラー信号の特
性を示す図である。Ａレンズシフトに対するトラッキングエラー信号の変
化である。Ｂディスクピットのデューティとトラッキングエラー
信号との関係である。Ｃ焦点深度内程度のフォーカスずれに対するトラッキ
ングエラー信号の変化である。

【図１６】従来の光学装置の概略構成図である。

【図１７】Ａ、Ｂプッシュプル法によるトラッキング
サーボを説明する図である。

【図１８】プッシュプル法における問題点を説明する図
である。Ａレンズがシフトした場合のオフセットを示す図であ
る。Ｂレンズが傾いた場合のオフセットを示す図である。

【図１９】従来のプッシュプル法によるトラッキングエ
ラー信号である。

【図２０】３スポット法によるトラッキングサーボを説
明する図である。

【図２１】位相差検出法によるトラッキングサーボを説
明する図である。

【図２２】ＣＰＰ法によるトラッキングエラー信号とデ
フォーカス量との関係を示す図である。

【符号の説明】１，１１半導体基板、１ａ凹部、２光ディスク、
３対物レンズ、４三角錐状の半導体構造、７光半
導体素子、１０，２０光学装置、１２半導体構造、
５１レンズ、５２ディスク、Ｌ_F 発射光、Ｌ_R
戻り光、Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃ 反射面、ＬＤ半導体レー
ザ、Ｔディスクのタンジェンシャル方向、Ｐディス
クのピット、ＰＤ，ＰＤ₁，ＰＤ₂，ＰＤ₃，ＰＤ₄，
ＰＤ_R，ＰＤ_L，ＰＤ_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ_3R，ＰＤ_4R，Ｐ
Ｄ_1L，ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L，ＰＤ_1A，ＰＤ_2A，ＰＤ
_1B，ＰＤ_2B フォトダイオード

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発光部から
の光を光記録媒体例えば光ディスク、相変化型光ディス
クなどの被照射部に照射し、被照射部からの反射による
戻り光を受光検出する場合、特に深さλ／４ｎのピッ
ト、又はそれに準ずる記録部位を有する光ディスクに対
するトラッキングエラー信号を検出する場合に適用して
好適な光学装置に係わる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】そして、トラックと入射ビームの中心軸が
ずれている時には、±１次回折光の回折情報に差が生ず
るため、ＴＥ＝（ＰＤ_L−ＰＤ_R）が０とならず、ずれ
た方向に応じて正又は負の値を示す。これにより、トラ
ックとのずれの方向や量を検出することができる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】また、プッシュプル法においては、再生用
レーザの波長をλ、ディスク５２の透明基板の屈折率を
ｎとするとき、ディスク５２のピットの深さがλ／４ｎ
である場合に、０次回折光と±１次回折光との干渉によ
る信号が０となるため、原理的にトラッキングエラー信
号の検出ができなくなる。従って、ピットの深さがλ／
４ｎである規格のディスク５２には用いることができな
い。例えば、ＤＶＤ（Dedital Versatile Disk）−ＲＯ
Ｍ、ＤＶＤ−Ｖｉｄｅｏはこのピットの深さがλ／４ｎ
の近傍となる規格であるため、プッシュプル法の適用は
できない。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】戻り光Ｌ_Rは、対物レンズ３により光回折
限界（即ちレンズの回折限界）近傍まで収束されるもの
であり、この光回折限界、即ち半導体レーザＬＤからの
発射光Ｌ_Fの波長をλ、対物レンズ３の光学装置１０側
の開口数をＮ．Ａ．とするとき、焦点面及びその近傍で
の戻り光Ｌ_Rの直径はおよそ１．２２λ／Ｎ．Ａ．であ
る。例えば、対物レンズ３の開口数Ｎ．Ａ．が例えば
０．０９〜０．１、発射光Ｌ_Fの波長λが７８０ｎｍ程
度の場合、回折限界は１．２２λ／Ｎ．Ａ．≒１０μｍ
程度となる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４７】この場合、重なり合った各干渉成分を再び
空間的に分離するためには、ある程度の距離を伝搬させ
る必要があるが、図１に示すように、半導体レーザＬＤ
の形成部における光半導体素子７の表面、即ち半導体レ
ーザＬＤの上面から距離ｄ分後退した位置に形成した半
導体基板１の凹部１ａに４分割フォトダイオードＰ
Ｄ _R，ＰＤ_Lを形成することによって、三角錐状の半導
体構造４から４分割フォトダイオードＰＤ_R，ＰＤ_Lま
での戻り光Ｌ_Rの伝搬距離Ｌを稼いで、戻り光Ｌ_Rの回
折パターンを充分に分離することができる。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】まず、図３に光ディスク面内のピットエッ
ジの概略図を示す。図３Ａは一方のピットエッジpit ed
ge( １) 、図３Ｂは他方のピットエッジpit edge( ２)
における検出位置をそれぞれ示す。図中上下の矢印は記
録媒体の移動方向、水平の矢印は検出方向を示す。ビー
ムスポットＳ又はピット列が移動して、各ピットエッジ
pit edge( １) ，pit edge( ２) における検出を行うこ
とができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】ただし、図１４に示した従来型では、デト
ラックの符号によりパターンが反転していたが、このＣ
ＫＥ構成では、図５及び図６より、左右の各チャンネル
ではデトラックの符号によりパターンの反転が起こるほ
どのパターンの変化は見えず、たすき掛けの演算例えば
｛（左上＋右下）−（右上＋左下）｝を行った場合に、
演算結果が＋になる位置又は−になる位置に光量が偏っ
ている。ただし、この左右のオフセット量は、後述する
ように同じである。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５５】また、たすき掛けの関係に位置する仮想Ｐ
Ｄ同士（左上と右下、又は右上と左下）の信号和の差を
左右各チャンネルで求め、両チャンネルの信号を減算す
ることからトラッキングエラー信号ＴＥが得られること
がわかる。さらに、左右いずれのチャンネルにおいて
も、各チャネル内の左右のフォトダイオードＰＤ群から
得られるプッシュプル信号は、デトラックの量に係わら
ず概ね０となることがパターンから容易に推測できる。
即ち、プッシュプル信号が０になることがわかる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５８】これらの様子を従来型の干渉項のランディ
ング位置と干渉成分で模式的に表したものが、図９の最
下段に示した図９Ｅ及び図９Ｆであり、これによって同
図中の（１Ｌ）及び（２Ｌ）が、それぞれ従来型で言う
ところのＰＤ₂及びＰＤ₃に相当する干渉成分に準じて
いることがわかる。これらの項は、従来型のいわゆる位
相差検出法に準じた振る舞いをするが、ＰＤ₁，ＰＤ₄
に相当する項はほとんど機能していないため、左右いず
れかの片方のチャンネルだけでは、オフセットを有した
位相差検出法によるトラッキングエラー信号ＴＥが得ら
れることとなる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６８】尚、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃにお
いては、基本的にＣＫＥ−ＰＰの信号及びフォーカスエ
ラー信号（数６参照）が得られるように最適化した分割
線によるフォトダイオードの分割を行った条件を用い
て、それぞれの信号の計算を行っている。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射面にピットが形成された光学記録媒
体から成る被照射部と、半導体レーザと、複数の反射面から成る半導体構造と、
光検出素子とが、同一半導体基体に形成された半導体部
と、上記半導体レーザからの発射光を上記被照射部に収束照
射し、更に上記被照射部から反射された戻り光を収束さ
せる収束手段とを有し、上記半導体構造は、少なくとも上記半導体レーザからの
発射光を反射させる第１の反射面と、上記収束手段から
の戻り光の一部を上記光検出素子に照射させる第２の反
射面及び第３の反射面を有して成り、上記半導体構造の上記第１の反射面、第２の反射面及び
第３の反射面は、上記収束手段の共焦点近傍に形成さ
れ、上記光検出素子は、上記第２の反射面で反射された上記
戻り光を受光する第１の検出素子と、上記第３の反射面
で反射された上記戻り光を受光する第２の検出素子を有
し、該第１の検出素子及び該第２の検出素子は、少なく
とも４分割されて成り、上記第１の検出素子においては、上記光学記録媒体に形
成された上記ピットの一方のピットエッジからの回折光
から、各分割された検出素子における検出信号が位相差
検出法により演算が行われることにより、第１の位相差
検出信号が検出され、上記第２の検出素子においては、上記一方のピットエッ
ジからの回折光から、各分割された検出素子における検
出信号が位相差検出法により演算が行われることによ
り、第２の位相差検出信号が検出され、上記第１の位相差検出信号と上記第２の位相差検出信号
とを演算することによって、トラッキングエラー信号を
得るようにしたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】上記半導体構造の上記第１の反射面、第
２の反射面及び第３の反射面が、上記半導体基体に結晶
成長させた所定の結晶面によって構成されたことを特徴
とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】上記半導体構造が、上記第１の反射面、
上記第２の反射面及び上記第３の反射面により構成され
た三角錐状であることを特徴とする請求項１に記載の光
学装置。
【請求項４】上記半導体基体には、上記半導体レーザ
の形成部における上記半導体基体の基板表面から、所要
の深さをもって後退する凹部が形成されて、該凹部に上
記光検出素子が形成されて成ることを特徴とする請求項
１に記載の光学装置。