JPH11354889A

JPH11354889A - 光学装置

Info

Publication number: JPH11354889A
Application number: JP10154693A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizuno; 剛水野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】光学ピックアップ等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、適切なフォーカスエラー信号
を得る。【解決手段】半導体レーザＬＤと、複数の反射面
Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃から成る反射部４と、光検出素子ＰＤ
とが、同一半導体基体１に形成された光学素子７と、半
導体レーザＬＤ上、反射部４上及び光検出素子ＰＤ上を
覆って設けられた窓構造素子２０とを有し、反射部４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Ｍ₁と、収束手段からの戻り光の一部を光検出
素子ＰＤに照射させる第２の反射面Ｍ₂とを有して成
り、窓構造素子２０は戻り光の一部を透過する光透過部
２０ｗと、反射部４を経ないで直接光検出素子ＰＤに向
かう戻り光が吸収される光吸収部２３を有する。

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、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１１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１２参照）。

【０００７】図１２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１２Ｂ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１２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１２Ａ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。

【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１３Ａ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
３Ｂ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１４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１４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
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。

【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１５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１６
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１６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】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１７にその一例を示す。図１７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１４の計算で用いたものと同
じ形状のモデルとした。

【００２９】図１７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１７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】

【発明が解決しようとする課題】一方、上述したＣＰＰ
法の課題を解決する方法として、本出願人が先に提案し
た光学装置（特願平８−８８４９０号出願「光学装置」
参照）がある。

【００３２】この光学装置では、前述のＣＬＣ構成と同
様の共焦点光学系を基本としながらも、被照射部からの
戻り光の共焦点位置に、戻り光の一部を受光素子側に反
射する反射面及びナイフエッジを構成する半導体構造を
設け、differential Push-Pull法（位相差プッシュプル
法）によく似た概念を持つＣＫＥ−ＰＰ法（共焦点ナイ
フエッジプッシュプル法）によりトラッキングサーボを
行うようにしている。

【００３３】このＣＫＥ−ＰＰ法を適用する光学装置の
構成及び類似した構成によれば、上述したＣＰＰ法を適
用する光学装置と同様に半導体バッチプロセスを用いる
ことにより、組立に係わる誤差の発生、コスト高、アラ
イメントの難しさ、経時変化等の問題を全て解決するこ
とができ、非常に有効な解決手段となる。また、これと
同時に、ＣＰＰ法における前述の課題も克服することが
できる。

【００３４】しかしながら、このＣＫＥ−ＰＰ法及びこ
れに準ずる方法においては、後述するように、各サーボ
信号の検出、とりわけフォーカスサーボ信号の検出にお
いて、別の課題を有する。

【００３５】上述のＣＫＥ−ＰＰ法を適用する構成の光
学装置（以下ＣＫＥデバイスと呼ぶ）では、合焦時に
は、共焦点近傍に配された半導体構造の反射面の大きさ
よりも回折限界となるスポット径の方が小さくなるよう
に設計されているため、検出信号として利用する戻り光
の一部は、ミラーを介してすべて検出器に入射される。

【００３６】図１８Ａ〜図１８Ｃに、このＣＫＥデバイ
スにおけるフォーカスの状態と戻り光の光路との関係を
示す。図１８Ａは−側にデフォーカスした状態、図１８
Ｂは合焦した状態、図１８Ｃは＋側にデフォーカスした
状態を示す。半導体レーザＬＤからの出射光Ｌ_Fは光デ
ィスク等の被照射部で反射されて、戻り光Ｌ_Rとなり、
この戻り光Ｌ_Rの一部がその共焦点位置近傍に設けられ
た半導体構造６１で反射されて分割フォトダイオードＰ
Ｄに入射する。この図１８Ａ〜図１８Ｃの範囲内では、
半導体構造６１の反射面６２で反射された戻り光Ｌ_Rが
分割フォトダイオードＰＤの範囲内にあり、分割フォト
ダイオードＰＤの検出信号を用いてフォーカスサーボを
行うことができる。

【００３７】これに対して、デフォーカスが生じる場合
に、さらにデフォーカス量が大きくなってくると、図１
９に−側に大きくデフォーカスした状態を示すように、
戻り光Ｌ_Rのスポットサイズが半導体構造６１の反射面
６２より大きくなることがあり、このとき図中斜線で示
す一部の戻り光Ｌ_Rが、反射面６２を経由することなく
分割フォトダイオードＰＤに直接入射してしまう。この
とき、直接入射する戻り光Ｌ_Rのため分割フォトダイオ
ードＰＤに入射する光量が増大するので、本来のフォー
カスエラー信号ＦＥが埋もれて所定のフォーカスエラー
信号ＦＥが得られなくなり、結果として適切なフォーカ
スサーボ信号が生成できなくなる場合が生じる。

【００３８】ここで、図２０に、実際のＣＫＥデバイス
で観測されるフォーカスエラー信号ＦＥ及びプルイン信
号ＰＩの典型的な例と、通常の光学系において同時に観
測したフォーカスエラー信号ＦＥ及びプルイン信号ＰＩ
とを比較して示す。尚、図中Ｊで示す位置は合焦（ジャ
ストフォーカス）の位置を示す。図２０中、曲線Ｉｐは
通常の光学系におけるプルイン信号ＰＩ、曲線Ｉｆは通
常の光学系におけるフォーカスエラー信号ＦＥをそれぞ
れ示し、一方曲線IIｐはＣＫＥデバイスにおけるプルイ
ン信号ＰＩ、曲線IIｆはＣＫＥデバイスにおけるフォー
カスエラー信号ＦＥをそれぞれ示す。

【００３９】図２０より、これら通常の光学系とＣＫＥ
デバイスとの間には明らかな違いがある。通常の光学系
の場合には、曲線Ｉｐに示すプルイン信号ＰＩは合焦の
位置Ｊ近傍が信号量が大きく、デフォーカス量が増える
に従い信号量が小さくなってゆく。また合焦の位置Ｊを
中心としてほぼ対称な曲線になっている。また、フォー
カスエラー信号ＦＥは、合焦の位置Ｊに信号量がゼロに
なる点があり、その前後で信号の符号が反転するＳ字形
状の曲線になっている。一方、ＣＫＥデバイスの場合に
は、曲線IIｐに示すプルイン信号ＰＩは合焦の位置Ｊ付
近の信号量が小さく、ある程度デフォーカスした位置で
信号量が最大となる。また、フォーカスエラー信号ＦＥ
は、合焦の位置Ｊ付近で信号量が最小であり、その前後
で信号が最大となる２つのピークを有する曲線になって
いる。

【００４０】ここで、通常の場合のフォーカスサーボの
過程を、図２１に順次示す。まず、図２１Ａに示すよう
なプルイン信号ＰＩに対して、図２１Ｂに示すようなウ
インドウＷをかけ、おおまかな場所を検出する。次に、
そのウインドウＷ内で、図２１Ａに示すプルイン信号Ｐ
Ｉによって作ったタイミングに対して、図２１Ｃに示す
フォーカスエラー信号ＦＥのゼロクロス点Ｚを走査し
て、図２１Ｄに示すような３箇所ではなく、図２１Ｅに
示すような適正なゼロクロスウインドウＷ０をフォーカ
スエラー信号ＦＥに対して発生させる。そして、このゼ
ロクロスウインドウＷ０を用いて合焦の位置Ｊを決め
て、合焦の位置Ｊを中心としてフォーカスサーボがかか
る仕組みである。

【００４１】このため、図２０の曲線IIｐに見られるよ
うなＣＫＥデバイスのプルイン信号ＰＩでは、合焦の位
置Ｊ近傍の信号強度が小さいため、最初のウインドウＷ
がかけられず、結果としてフォーカスサーボをかけるこ
とができない。仮に、このウインドウＷをかけることに
成功しても、図２０の曲線IIｆに示すように、ＣＫＥデ
バイスにおけるフォーカスエラー信号ＦＥは、合焦の位
置Ｊでその近傍における最小値となるため、通常の場合
にあるようなゼロクロス点が存在せず、この後ゼロクロ
スウインドウＷ０を発生させる過程、即ちいわゆる負帰
還をかけるモードに移行できないことがわかる。

【００４２】ここで、ＣＫＥデバイスにおけるフォーカ
スエラー信号の振る舞い、即ち図２０の結果について具
体的に考える。まず、合焦時には、戻り光の１０〜１５
％（戻り光の開口数に依存）がＲＦ信号用及びサーボ信
号用として利用され、フォトダイオードＰＤへの直接入
射光は０である。

【００４３】これに対して、先に図１９に示したように
三角錐形状の半導体構造６１を超えるようなスポットサ
イズを形成するデフォーカス時においては、直接入射光
の成分が支配的になる。

【００４４】従って、合焦の位置Ｊ付近でフォーカスエ
ラー信号ＦＥの信号量が最小となり、ガウス分布にも依
存するが、半導体レーザＬＤ側の分割フォトダイオード
ＰＤの内、例えば半導体レーザＬＤ側の４つのフォトダ
イオードまで届く程度のスポットサイズとなるデフォー
カス量でフォーカスエラー信号ＦＥの信号量がほぼ最大
となる。さらに、フォーカスエラー信号ＦＥは前後の分
割フォトダイオードＰＤで検出した光量の差として検出
するため、それ以上のデフォーカス量である場合には、
徐々に信号量が減衰していき、充分なデフォーカス量に
おいては、前後の分割フォトダイオードＰＤへの入射光
量が均一に近づき、ゼロ又は一定の信号量へ収束する。

【００４５】尚、プルイン信号ＰＩにおいては、フォー
カスエラー信号ＦＥとは演算が異なるが、合焦の位置Ｊ
付近で信号量が最小となり、デフォーカスが生じる場合
においては、デフォーカス量に対応してガウス分布が徐
々に分割フォトダイオードＰＤ上を移動して行く。この
ことを考慮すれば、図２０の曲線IIｐに示した結果は概
ね妥当なものと理解することができる。

【００４６】本発明は上述の問題点に鑑みてなされたも
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、デフォーカス量が大きい場合にも
適切なフォーカスエラー信号が得られるようにするもの
である。

【００４７】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は、半
導体レーザと、複数の反射面から成る反射部と、光検出
素子とが、同一半導体基体に形成された光学素子と、半
導体レーザからの発射光を光学記録媒体から成る被照射
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、半導体レーザ上、反射部上及び
光検出素子上を覆って設けられた窓構造素子とを有し、
反射部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の反射面とを有して成り、こ
の反射部の第１の反射面及び第２の反射面は、収束手段
の共焦点近傍に形成され、窓構造素子は、戻り光の一部
を透過する光透過部と、反射部を経ないで直接光検出素
子に向かう戻り光が吸収される光吸収部を有するもので
ある。

【００４８】上述の本発明の構成によれば、窓構造素子
の光吸収部により、反射部を経ないで直接光検出素子に
向かう戻り光が吸収されることにより、反射部で反射し
た光に直接入射光が加わって信号量が変化する問題を回
避することができる。

【００４９】

【発明の実施の形態】本発明は、半導体レーザと、複数
の反射面から成る反射部と、光検出素子とが、同一半導
体基体に形成された光学素子と、半導体レーザからの発
射光を光学記録媒体から成る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、半導体レーザ上、反射部上及び光検出素子上を覆っ
て設けられた窓構造素子とを有し、反射部は少なくとも
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の反射面とを有して成り、反射部の第１の反射
面及び第２の反射面は、収束手段の共焦点近傍に形成さ
れ、窓構造素子は、戻り光の一部を透過する光透過部
と、反射部を経ないで直接光検出素子に向かう戻り光が
吸収される光吸収部を有する光学装置である。

【００５０】また、本発明は、上記光学装置において、
光透過部が、収束手段の開口数より大きい開口数を有
し、戻り光の回折限界より大きく、かつ反射部を経ない
で直接光検出素子に向かう戻り光が光検出素子に入射し
ない大きさに形成されている構成とする。

【００５１】また、本発明は、上記光学装置において、
窓構造素子が、半導体レーザの反射部とは反対側から出
射するレーザ光を吸収する第２の光吸収部を有して成る
構成とする。

【００５２】本発明の光学装置の実施の形態に先立ち、
本発明を適用する光学装置を説明する。図１に本発明を
適用する光学装置の斜視図を示す。また、図２Ａはこの
光学装置の側面図、図２Ｂは光学装置の光半導体素子の
平面図をそれぞれ示す。この光学装置１０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光学装置である。

【００５３】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、反射部としてこの半導
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ＰＤ_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、前述のＣＫＥデバイスを構成する。

【００５４】この光半導体素子７は、ウェーハ上に複数
の光半導体素子７を同時に形成するいわゆるウェーハ・
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。

【００５５】また、２つの４分割フォトダイオードＰＤ
_R，ＰＤ_Lは、共に互いに交差する２本の分割線により
略田の字状に４分割されている。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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４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。

【００６１】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、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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】そして、上述の構成の光学装置１０に対し
て、前述のＣＫＥ−ＰＰ法を用いてトラッキングエラー
信号ＴＥを得る場合の計算式は、次の数２に示すように
なる。

【００６５】

【数２】ＴＥ（ＣＫＥ−ＰＰ）＝｛（ＰＤ_1L＋ＰＤ_3L）
−（ＰＤ_2L＋ＰＤ_4L）｝−｛（ＰＤ_1R＋ＰＤ_3R）−（Ｐ
Ｄ_2R＋ＰＤ_4R）｝

【００６６】また、フォーカスエラー信号ＦＥは、ナイ
フエッジ法に従って、次の数３に示す演算により得るこ
とができる。

【００６７】

【数３】ＦＥ＝（ＰＤ_1L−ＰＤ_4L）＋（ＰＤ_1R−ＰＤ_4R）

【００６８】次に、上述の構成の光学装置１０におい
て、迷光即ち４分割フォトダイオードＰＤへの直接入射
光を除去する方法について説明する。前述の課題を確実
に解決するために、具体的には例えば次に挙げる２つの
方法が考えられる。

【００６９】まず、第１の方法として、垂直入射光に対
して透過率が０％であり、三角錐形状の半導体構造４の
反射面Ｍ₂，Ｍ₃により反射した斜め入射光に対して１
００％或いは１００％にできるだけ近い透過率であるよ
うな設計値を実現する光学薄膜を用意し、この光学薄膜
を分割フォトダイオードＰＤ上に直接形成する方法があ
る。

【００７０】一方、第２の方法として、所定の光学薄膜
を施したガラス素子等を用いて、戻り光Ｌ_Rの内、分割
フォトダイオードＰＤに直接入射する光だけを除去でき
るような窓を有する窓構造素子を、光半導体素子７の上
面に設置する方法がある。

【００７１】上述の第１の方法は、理想的ではあるが、
実際には実現が非常に困難である。第１の方法により分
割フォトダイオードＰＤ上に光学薄膜を形成した場合の
一例のシミュレーション結果を図２２Ａ及び図２２Ｂに
示す。この図２２Ａ及び図２２Ｂは、分割フォトダイオ
ードＰＤ上にＡｌ₂Ｏ₃層とシリコン層が交互に合計８
層積層された積層膜を用いた場合の反射率の入射角度依
存性をＰ波及びＳ波について示すものであり、図２２Ａ
は半導体レーザＬＤの波長が設計値通りの場合、図２２
Ｂは半導体レーザＬＤの波長が設計値から３％ずれた場
合のシミュレーション結果をそれぞれ示す。

【００７２】ここで、三角錐形状の半導体構造４から分
割フォトダイオードＰＤへ伝搬してゆく入射光は、レン
ズの戻り側の開口数Ｎ．Ａ．や、半導体構造４の三角錐
の形状、及びデフォーカス量に依存しながら、発散光と
して分布しながら伝搬して行くため、フォトダイオード
ＰＤへの入射角度が一様ではなく、入射角度がある程度
の範囲を有している。

【００７３】図２２Ａより、Ｐ波については反射率が高
い入射角度範囲が狭く、一方Ｓ波については反射率が低
い入射角度範囲が狭くなっている。このため、この狭い
入射角度を外れると、例えばＰ波について直接入射光の
一部が光学薄膜を透過したり、例えばＳ波について半導
体構造で反射された光が光学薄膜で反射されフォトダイ
オードへＰＤの入射光が減少したりする。上述のように
半導体構造で反射された光の入射角度がある程度の範囲
を有しているので、これを図２２Ａで示したような狭い
入射角度範囲に納めようとすると、設計の自由度が少な
く厳しい設計が必要となる。

【００７４】また、図２２Ｂと図２２Ａとを比較する
と、波長が３％ずれたことによりＰ波・Ｓ波ともに入射
角度と反射率との関係が変化し、波長による変化も大き
いことがわかる。特にＳ波は波長が３％ずれたことによ
り反射率の変化がほとんどなくなり、直接入射光と半導
体構造で反射した入射光とを分離することが困難になる
ことがわかる。

【００７５】即ちこの結果からもわかるように、直接入
射する戻り光Ｌ_Rと三角錐形状の半導体構造４で反射し
た戻り光Ｌ_Rとを分離するためには、光学薄膜の反射率
における入射角度依存性や波長依存性に厳しい設計が求
められる。そのため、例えば光学薄膜の積層膜の層数を
多くする（例えば２０層にする）等の対策が必要とな
り、材料コストの上昇につながってしまう。

【００７６】従って、分割フォトダイオードＰＤ上に光
学薄膜を形成する上述の第１の方法では、設計に大きい
許容量を有し、かつ２層程度で実現可能である安価な光
学薄膜を設計することが難しい。

【００７７】一方、上述の第２の方法では、窓構造素子
として例えば所定の光学薄膜を施したガラス素子等から
なるレーザウインドウを作製し、このレーザウインドウ
を、図１に示したＣＫＥデバイスを構成する光学装置１
０の光半導体素子７上に、例えばウェーハ・バッチ・プ
ロセス、バイアホール、裏面電極等の技術を使って配置
形成することで実現可能となる。

【００７８】続いて、この第２の方法を適用した本発明
の光学装置の実施の形態について説明する。本実施の形
態は、図３に示すように、上述した光学装置１０の光半
導体素子７上に、窓構造素子としてガラス素子から成る
レーザウインドウ２０を載置形成して光学装置１００を
構成する。尚、ここでは、原理を理解しやすくするた
め、複数のデバイスを同時に形成するウェーハ・バッチ
・プロセスは用いず、単体のデバイスを用いて説明す
る。

【００７９】このレーザウインドウ２０には、半導体レ
ーザＬＤからの出射光Ｌ_F及び光ディスク等の被照射部
で反射した戻り光Ｌ_Rが透過する光透過部として窓２０
ｗが形成され、この窓２０ｗの周囲には、光吸収部とし
て戻り光Ｌ_Rが透過しないように裏面即ち半導体レーザ
ＬＤ側の主面に吸収層２３が形成されている。

【００８０】窓２０ｗの周囲、特に窓２０ｗの前方に吸
収層２３が形成されていることにより、前述のデフォー
カス時において三角錐形状の半導体構造４を経ないで直
接４分割フォトダイオードＰＤへ入射していた戻り光Ｌ
_Rを吸収することができ、これにより本来あるはずのフ
ォーカスエラー信号ＦＥが埋もれないようにすることが
できる。

【００８１】また、レーザウインドウ２０の窓２０ｗの
後方にも第２の光吸収部として吸収層２３を設けている
ため、リア側即ち半導体構造４とは反対側のレーザ光を
必要としない場合に、この不要なレーザ光を後方の吸収
層２３により吸収し外部に出ないようにすることができ
る。即ち、レーザウインドウ２０をリア側のレーザ光に
対する遮光用素子として用いることができる。

【００８２】このレーザウインドウ２０は、第１の台座
１８及び第２の台座１９を介して光半導体素子７に固着
され、窓２０ｗが半導体レーザＬＤの出射端面及び三角
錐形状の半導体構造４の真上に位置するように配置形成
されている。

【００８３】図４にこのレーザウインドウ２０の平面図
を示す。図４Ａは表面即ち収束手段及び被照射部側の主
面の平面図、図４Ｂは裏面即ち半導体レーザＬＤ側の主
面の平面図を示す。

【００８４】このレーザウインドウ２０は、その主面が
略１字形状に形成され、先端側の一部が広い幅Ｗ１とな
っていて、残りの部分は半導体レーザＬＤ用の配線やそ
の他光半導体素子７に接続する配線のスペースを確保す
るために、先端の幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２となっている。

【００８５】図４Ａに示すように、レーザウインドウ２
０の表面には、全面に第１のＡＲ（反射防止）コート面
２１が形成されている。この第１のＡＲコート面２１
は、例えば半導体レーザＬＤから出射するレーザ光の波
長例えば７８０ｎｍの光に対して、高い透過率例えば９
５％以上を有し、レーザ光が充分に透過するようなコー
ト面とする。また、後述するように紫外線ＵＶを用いて
レーザウインドウ２０の固着を行う場合には、第１のＡ
Ｒコート面２１の紫外線ＵＶ（２５０〜３５０ｎｍ）に
対する透過率を例えば７０％以上とする。

【００８６】そして、図４Ｂに示すように、レーザウイ
ンドウ２０の裏面には、窓２０ｗとなる部分に第２のＡ
Ｒコート面２２、窓２０ｗの両側に無反射面からなる吸
収層２３が形成され、残りの部分にＵＶ透過面２４が形
成されている。窓２０ｗに相当する第２のＡＲコート面
２２は、例えば半導体レーザＬＤから出射するレーザ光
の波長例えば７８０ｎｍの光に対して、高い透過率例え
ば９８％以上を有し、レーザ光が充分に透過するような
コート面とする。吸収層２３を構成する無反射面は、例
えば半導体レーザＬＤから出射するレーザ光の波長例え
ば７８０ｎｍの光が反射しないで吸収されるように、例
えば黒印刷等により形成する。ＵＶ透過面２４は、紫外
線ＵＶを用いてレーザウインドウ２０の固着を行う場合
に設けられるもので、紫外線ＵＶ（２５０〜３５０ｎ
ｍ）の透過率を例えば７０％以上とする。

【００８７】また、この図４Ｂに示すレーザウインドウ
２０では、第２のＡＲコート面２２に半導体レーザＬＤ
とレーザウインドウ２０との位置合わせを行うためのマ
ーカー２５が形成されている。

【００８８】そして、このレーザウインドウ２０の窓２
０ｗは、出射光Ｌ_Fに対してはレンズの出射側の開口数
Ｎ．Ａ．より大きい開口数Ｎ．Ａ．を有し、かつ戻り光
Ｌ_Rのレンズによる回折限界より広く、また戻り光Ｌ_R
が直接４分割フォトダイオードＰＤに入射しない開口幅
とする。

【００８９】例えば光学系の倍率を５倍とし、デフォー
カスは±５μｍまでの範囲を考慮し、往路は鉛直方向の
光軸から±３０°以内の範囲に光が出射され、復路は開
口数Ｎ．Ａ．＝０．１５を確保できるように、また半導
体レーザＬＤのストライプ面、即ち光半導体素子７の上
端面から高さｈ＝２０μｍに設置する設計とする。

【００９０】因みに、この設計値での、戻り光Ｌ_Rから
見た４分割フォトダイオードＰＤ側の見かけ上の窓２０
ｗの幅（図４中Ｌ１）は半導体レーザＬＤ端面から２０
μｍである。上述の設計値は、４分割フォトダイオード
ＰＤに直接入射する軸外光の最低限度の除去を目的とし
ているため、広めにとってあり最適な設計値ではない
が、レーザウインドウ２０を光半導体素子７に取り付け
る際にタンジェンシャル方向Ｔに微調整することによ
り、必要な光学系の開口数Ｎ．Ａ．に対して細かな調整
を行うことができる。

【００９１】そして、図５Ａ〜図５Ｃ及び図６に、この
実施の形態の光学装置１００におけるフォーカスの状態
と戻り光の光路との関係を示す。図５Ａは−側にデフォ
ーカスした状態、図５Ｂは合焦した状態、図５Ｃは＋側
にデフォーカスした状態を示し、また図６は−側に大き
くデフォーカスした状態を示す。

【００９２】レーザウインドウ２０の窓２０ｗの部分が
レーザ光を透過するため、合焦した状態及びデフォーカ
ス量が小さい場合には、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、
先に図１８に示した従来のＣＫＥデバイスの場合と同様
に、戻り光Ｌ_Rの共焦点近傍に配置された三角錐形状の
半導体構造４に入射し、この半導体構造４の反射面
Ｍ₂，Ｍ₃で反射されて分割フォトダイオードＰＤに入
射する。

【００９３】そして、本実施の形態の光学装置１００で
は、図６に示すように−側に大きくデフォーカスした状
態でも、戻り光Ｌ_Rの内、斜線で示す直接分割フォトダ
イオードＰＤに向かう光がレーザウインドウ２０の吸収
層２３に吸収され、分割フォトダイオードＰＤには入射
しない。従って、図１９に示したような分割フォトダイ
オードＰＤに直接入射する戻り光Ｌ_Rにより本来のフォ
ーカスエラー信号が埋もれる問題を防止できる。

【００９４】ここで、図３に示す第１の台座１８及び第
２の台座１９を用いる代わりに、未配線のＣＫＥデバイ
スで代用したサンプル、即ち光半導体素子７に直接レー
ザウインドウ２０を固着したサンプルについて、信号の
測定を行った。このサンプルでは、光半導体素子７に直
接レーザウインドウ２０を固着しているため、レーザウ
インドウ２０が半導体レーザＬＤのストライプ上のほぼ
直近にある。そして、デフォーカスの範囲を±２μｍ程
度と想定したために、分割フォトダイオードＰＤ側から
見た窓２０ｗの開口の長さ（Ｌ１）は、およそ１０μｍ
とした。また、レーザウインドウ２０は、ＵＶ硬化型樹
脂接着剤により光半導体素子７に接着した。

【００９５】図７Ａ及び図７Ｂに、このＣＫＥデバイス
上に直接レーザウインドウ２０を固着したサンプルの平
面図を示す。図７Ａがレーザウインドウ２０の配置前の
状態、図７Ｂがレーザウインドウ２０の配置後の状態を
それぞれ示している。図中Ｔ_LDは半導体レーザＬＤ用の
接続端子を示し、Ｔ_1L，Ｔ_2L，Ｔ_3L，Ｔ_4L，Ｔ_1R，
Ｔ_2R，Ｔ_3R，Ｔ_4Rは分割フォトダイオードＰＤ（Ｐ
Ｄ_1L，ＰＤ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4L，ＰＤ_1R，ＰＤ_2R，ＰＤ
_3R，ＰＤ_4R）用の接続端子を示し、２６は各端子からの
配線を示す。

【００９６】図７Ａ及び図７Ｂに示すように、分割フォ
トダイオード（ＰＤ_L，ＰＤ_R）がレーザウインドウ２
０の窓２０ｗの周囲にある吸収層２３で覆われているた
め、直接入射する光を遮断することができる。また、半
導体レーザＬＤ上には窓２０ｗがあるので、出射光Ｌ_F
及び戻り光Ｌ_Rが透過することができる。

【００９７】図８に、この図７に示すＣＫＥデバイス上
に直接レーザウインドウ２０を固着したサンプルにより
得られたフォーカスエラー信号ＦＥ及びプルイン信号Ｐ
Ｉをそれぞれ曲線 IIIｐ及び曲線 IIIｆに示す。また、
比較のために図２０で示したと同様の従来構成における
フォーカスエラー信号ＦＥ及びプルイン信号ＰＩの測定
値を曲線IVｐ及び曲線IVｆに示す。

【００９８】図８より、曲線 IIIｐに示すプルイン信号
ＰＩは、合焦の位置Ｊ付近をピークとして周辺にいくに
従い信号量が小さくなっている。そして、曲線 IIIｆに
示すフォーカスエラー信号ＦＥは、合焦の位置Ｊ付近を
ゼロクロス点としたＳ字形状の曲線となっている。即
ち、いずれの信号も適切なサーボ信号を生成するのに充
分なプロファイルが得られていることが分かる。

【００９９】この結果を受けて、このサンプルを用い
て、実際にフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを
かけてコンパクトディスク（ＣＤ）の再生を行ったとこ
ろ、図９に示すような良好なＲＦ信号のアイパターンが
観測された。

【０１００】以上の結果から、単体のＣＫＥデバイスを
補佐する形で、適切な機能を有する窓構造素子、例えば
上述のレーザウインドウ２０をＣＫＥデバイスに装着す
ることで、光学ピックアップとして良好な性能が引き出
せることが示された。

【０１０１】また、通常のパッケージに用いられている
ようなウインドウを取り付ける代わりに、上述のレーザ
ウインドウ２０の窓２０ｗでこのウインドウを兼用する
構成を採ることもでき、これによりレーザウインドウ２
０を設けたことによるコストの増加を抑制することがで
きる。従って、この場合には、部品点数を増加させない
でフォーカスエラー信号ＦＥを改善することができる。

【０１０２】さらに、レーザウインドウ２０は周知の技
術で作製することができるため、レーザウインドウ２０
を形成しても、製造工程上はそれほどの困難を伴わな
い。そして、レーザウインドウ２０を設けたことによ
り、信号特性等の良好な特性が得られるものであり、ト
レランスも十分確保できることが予想される。

【０１０３】次に、このレーザーウインドウ２０を設け
た光学装置１００の製造方法を図１０を参照して説明す
る。ここでは、ウェーハ・バッチ・プロセスを用いた製
造方法を説明する。

【０１０４】まず、図１０Ａに示すように、あらかじめ
半導体基板に半導体レーザＬＤと受光素子ＰＤを有する
デバイスすなわち光半導体素子７を多数形成した半導体
ウエ−ハ３１と、レーザウインドウ２０の材料となるガ
ラスウェーハ３０を用意する。

【０１０５】ガラスウェーハ３０は、あらかじめその裏
面に上述の吸収層２３や第２のＡＲコート面２２、ＵＶ
透過面２４等が形成されてレーザウインドウ２０の窓２
０ｗが形成されたものを用いる。尚、図中３１ａがデバ
イス１個分を示す。

【０１０６】次に、図１０Ｂに示すように、これらガラ
スウェーハ３０と半導体ウェーハ３１を、例えばＵＶ樹
脂（紫外線硬化樹脂）等で接着し、積層体３２を形成す
る。ＵＶ樹脂を用いる場合には、後に紫外線を照射して
接着固化させる。ガラスウェーハ３０と半導体ウェーハ
３１との接着は、例えば図３に示したような台座１８，
１９を介して行ってもよい。

【０１０７】この接着の後に、ガラスウェーハ３０の表
面（図中上面）に第１のＡＲコート面２１を形成する。

【０１０８】次に、半導体ウェーハ３１の裏面をラッピ
ングし、図示しないが、半導体ウェーハ３１にコンタク
トホール３４や電極パッド、配線などを形成する。その
後、図１０Ｃに示すように、積層体３２を縦横に切断
し、素子３２ａを得る。素子３２ａは、例えば図１０Ｅ
に示すようにデバイス２個分の大きさに切断されてい
る。

【０１０９】次に、図１０Ｄに示すように、この素子３
２ａをヒートシンクを兼ねた配線基板３３上にマウント
する。このとき、図１０Ｅに拡大図を示すように、配線
基板３３上に素子３２ａがマウントされる。

【０１１０】図示しないが、さらにこれを単位デバイス
毎に切断して、レーザウインドウ２０と光半導体素子７
が固定された光学装置１００が得られる。

【０１１１】上述の実施の形態の光学装置によれば、窓
構造素子としてレーザウインドウ２０を配置形成するこ
とにより、下記の利点を有する。（１）適切なフォーカスエラー信号が生成できる。（２）従来型と同様にウェーハ・バッチ・プロセスによ
り製造することができるため、ウエハ対ウエハでアライ
メントを行うことができ、平行出しや位置合わせが容易
である。また、ウエハとウエハを貼り合わせた後に第１
のＡＲコート面２１等をすることが可能である。即ち、
精度の高いアライメントが実現でき、従来型と同様にア
ライメント調整の複雑さ、各部品の組立誤差と、これら
組立後の経時変化の問題、組立に係わるコスト上昇等の
問題を回避することができる。（３）レーザウインドウ２０は、周知の技術で作製可能
であり、製造工程にレーザーウインドウ２０の形成工程
を付加しても、費用や時間等の負担が小さい。（４）パッケージ化する際に、レーザウインドウ２０の
窓２０ｗを、通常のウインドウとして直接使用すること
ができるため、従来のＣＫＥデバイスと比べても部品に
かかる材料コストが不利にならない。（５）リア側即ち出射側とは反対の側のＬＤ光を必要と
しない場合に、レーザウインドウ２０をリア側のレーザ
光に対する遮光用素子として利用できる。

【０１１２】尚、上述の実施の形態においては、三角錐
形状の半導体構造４に形成した反射面Ｍ₁，Ｍ₂により
戻り光Ｌ_Rの反射を行っているが、その他の戻り光を反
射する反射面を有する構成、例えば先に提案した三角柱
形状の半導体構造（特願平９−１０７５７９号等参照）
や屋根型の半導体構造（特願平９−２９６１９４号参
照）等を用いてもよく、また半導体の結晶面により反射
部を構成する代わりにガラス素子等の表面に反射面を形
成して反射部を構成してもよい。

【０１１３】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。

【０１１４】

【発明の効果】上述の本発明による光学装置によれば、
窓構造素子の光吸収部により戻り光が直接光検出素子に
入射することを防止できるため、適切なフォーカスエラ
ー信号が生成できる。

【０１１５】そして、窓構造素子をパッケージのウイン
ドウと兼用したときには、部品点数を増加させないでフ
ォーカスエラー信号を改善することができる。

【０１１６】また、半導体レーザの上記反射部とは反対
側から出射するレーザ光を吸収する第２の光吸収部を形
成したときには、出射側とは反対の側のレーザ出射光を
必要としない場合に、窓構造素子をこのレーザ出射光に
対する遮光用素子として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用するＣＫＥデバイス構成の光学装
置の概略構成図（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の光学装置の光半導体素子の平面図である。

【図３】本発明の光学装置の一実施の形態の概略構成図
（側面図）である。

【図４】図３の光学装置のレーザウインドウの概略構成
図である。Ａレーザウインドウの表面の平面図である。Ｂレーザウインドウの裏面の平面図である。

【図５】Ａ〜Ｃ図３の光学装置におけるフォーカスの
状態と戻り光の光路との関係を示す側面図である。

【図６】図３の光学装置におけるデフォーカス量が大き
いときの戻り光の光路の状態を示す側面図である。

【図７】Ａレーザウインドウを配置する前の状態を示
す図である。Ｂレーザウインドウを配置した状態を示す図である。

【図８】レーザウインドウを形成した光学装置と従来の
光学装置についてプルイン信号とフォーカスエラー信号
を示す図である。

【図９】レーザウインドウを形成した光学装置におい
て検出したＲＦ信号のアイパターンである。

【図１０】Ａ〜Ｅ本発明の光学装置のウェーハ・バッ
チ・プロセスを用いた製造方法の製造工程図である。

【図１１】従来の光学装置の概略構成図である。

【図１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】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。

【図１８】Ａ〜ＣＣＫＥデバイスにおけるフォーカス
の状態と戻り光の光路との関係を示す側面図である。

【図１９】ＣＫＥデバイスにおけるデフォーカス量が大
きいときの戻り光の光路の状態を示す側面図である。

【図２０】ＣＫＥデバイスと従来の光学装置についてプ
ルイン信号とフォーカスエラー信号を示す図である。

【図２１】Ａ〜Ｅフォーカスサーボの流れを説明する
図である。

【図２２】分割フォトダイオード上に光学薄膜を形成し
た場合の入射角と反射率との関係を示す図である。Ａレーザの波長が設計値である場合の図である。Ｂレーザの波長が設計値から３％ずれた場合の図であ
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、１０，１００光学装置、１１、１２、１８
第１の台座、１９第２の台座、２０レーザウイン
ドウ、２０ｗ窓、２１第１のＡＲコート面、２２
第２のＡＲコート面、２３吸収層、２４ＵＶ透過面、
２５マーカー、２６配線、３０ガラスウェーハ、
３１半導体ウェーハ、３２積層体、３２ａ素子、
３３配線基板、３４コンタクトホール、５１レン
ズ、５２ディスク、Ｌ_F 発射光、Ｌ_R 戻り光、Ｍ
₁，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，ＰＤ_1L，Ｐ
Ｄ_2L，ＰＤ_3L，ＰＤ_4Lフォトダイオード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザと、複数の反射面から成る
反射部と、光検出素子とが、同一半導体基体に形成され
た光学素子と、上記半導体レーザからの発射光を光学記録媒体から成る
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、上記半導体レーザ上、上記反射部上及び上記光検出素子
上を覆って設けられた窓構造素子とを有し、上記反射部は、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
とを有して成り、上記反射部の上記第１の反射面及び第２の反射面は、上
記収束手段の共焦点近傍に形成され、上記窓構造素子は、上記戻り光の一部を透過する光透過
部と、上記反射部を経ないで直接上記光検出素子に向か
う上記戻り光が吸収される光吸収部を有することを特徴
とする光学装置。
【請求項２】上記光透過部が、上記収束手段の開口数
より大きい開口数を有し、上記戻り光の回折限界より大
きく、かつ上記反射部を経ないで直接上記光検出素子に
向かう上記戻り光が上記光検出素子に入射しない大きさ
に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光
学装置。
【請求項３】上記窓構造素子が、上記半導体レーザの
上記反射部とは反対側から出射するレーザ光を吸収する
第２の光吸収部を有して成ることを特徴とする請求項１
に記載の光学装置。