(57)【要約】【課題】光ピックアップ組立て時の部品点数が多く、複雑な光軸合わせが必要であった。【解決手段】本発明の光ピックアップは、記録媒体７に光を照射するレーザダイオード１と、記録媒体７からの反射光を回折素子４と、回折素子４で回折される光を受光するフォトダイオード２を有する光ピックアップであって、回折素子４が、光学部品３の一方面に設けられ、フォトダイオード２が、光学部品４の他方面に設けられていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、回折素子と、該回折素子で回折される光を受光する受光素子を有する光ピックアップであって、
上記回折素子が、光学部品の一方面に設けられ、該受光素子が、該光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
上記受光素子は、上記光学部品上に直接形成されたシリコン膜よりなることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項３】
上記受光素子から得られる信号を演算する演算素子が、上記光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項４】
上記演算素子は、上記光学部品上に直接形成されたシリコン膜よりなることを特徴とする請求項３に記載の光ピックアップ。
【請求項５】
上記シリコン膜は、ＣＧシリコン膜を含むことを特徴とする請求項２または請求項４のいづれかに記載の光ピックアップ。
【請求項６】
上記光源の支持部材が、上記光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ。
【請求項７】
回折素子が、一方面に設けられ、該回折素子で回折される光を受光する受光素子が、他方面に設けられていることを特徴とする光学部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ピックアップ及び光学部品に関するもので、情報記録媒体の再生や記録に主に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下、従来の光ピックアップについて、図６、図７を用いて説明する。
【０００３】
図６に示すように、従来の光ピックアップでは、レーザダイオード４１とフォトダイオード４５がパッケージ４２の底面に設けられ、ガラスからなる光学部品４３がパッケージ４２に固着されている。光学部品４３は、そのガラス表面がエッチング加工された回折素子４４を有している。回折素子４４は、加工ピッチの違いにより２つの領域に分割され、フォトダイオード４５は、４つの受光領域に分割されている（例えば、特許文献参照）。
【０００４】
レーザダイオード４１からの出射光は、光学部品４３、回折素子４４を透過して対物レンズ４６で光ディスク等の記録媒体４７に集光され、記録媒体４７からの反射光は、回折素子４４で回折され、フォトダイオード４５で受光される。
【０００５】
図７に、回折素子４４からの回折光とフォトダイオード４５との対応関係を示す。ここで、フォーカスずれ等のない理想的な状態では、図７に示すように、回折素子４４の２つの領域４４ａ、４４ｂで回折された光は、フォトダイオード４５の受光領域４５ａと受光領域４５ｃの境界、及び受光領域４５ｂと受光領域４５ｄの境界の２点Ｐ１とＰ２に、それぞれ集光するよう光軸調整が行われている。
【０００６】
フォトダイオード４５で受光した光は、各受光領域４５ａ〜４５ｄでそれぞれ電気信号Ｓ１〜Ｓ４に変換され、これらの信号から下記演算処理により、情報信号（ＲＦ）、トラッキング誤差信号（ＴＥＳ）、フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）が得られる。
【０００７】
ＲＦ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｓ４
ＴＥＳ＝（Ｓ１＋Ｓ３）−（Ｓ２＋Ｓ４）
ＦＥＳ＝（Ｓ１＋Ｓ４）−（Ｓ２＋Ｓ３）
このようにして、フォトダイオード４５で得られた電気信号を基に記録媒体４７の情報再生とそのための制御を行う。
【０００８】
【特許文献】
特開昭６３−２５９８４７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、光ピックアップの組立て時にフォトダイオードを別部品としているので、光ピックアップの組立て工数が多くなるという問題があった。
【００１０】
また、フォトダイオードを別部品としているので、組立て時に、レーザダイオードと回折素子とフォトダイオードとの光軸合わせのため、これら素子間の位置合わせを行う必要があり、複雑な光軸合わせが必要であった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、組立て時の部品点数を減らす、あるいは簡単に光軸合わせができる光ピックアップあるいは光学部品を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ピックアップは、光源と、回折素子と、回折素子で回折される光を受光する受光素子を有する光ピックアップであって、回折素子が、光学部品の一方面に設けられ、受光素子が、光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の光学部品は例えば以下のように作製される。まず、ウエハ状の石英基板の一方面に、フォトエッチ技術により複数の回折素子を同時に形成し、個別の回折素子に分割する前に、各回折素子からの回折光に対応する位置に受光素子を石英基板の他方面に形成する。受光素子の形成は、石英基板あるいはガラス基板上にシリコン膜を形成する技術を用いればよい。なお、受光素子を先に形成してから回折素子を形成してもよい。その後、各チップ、即ち光学部品に分割する。このようにして、ウエハ状の石英基板上に回折素子と受光素子を多数形成できるので、回折素子と受光素子との間の位置合わせを省略することができる。
【００１４】
本発明では光学部品に回折素子と受光素子が一体化されるので、光ピックアップ組立て時の部品点数を減らし、実質的な光軸合わせを省略、あるいは簡単にすることができる。
【００１５】
また、本発明の光ピックアップは、受光素子から得られる信号を演算する演算素子が、光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする。演算素子も、受光素子と同様の製造工程により、受光素子形成時に多数形成することができる。これにより、演算素子も受光素子と共に光学部品と一体化することができ、配線長が短くなるため耐ノイズ性が向上するほか、演算素子を別に設ける工程が光ピックアップ組立て時に省略できる。
【００１６】
また、本発明では、シリコン膜として、アモルファスシリコン膜上に金属触媒を塗布し、熱処理して作製されるＣＧ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｇｒａｉｎ）シリコン膜を用いることが望ましい。ＣＧシリコン膜を用いることで、耐ノイズ性の向上、高速応答性を実現できる。
【００１７】
また、本発明の光ピックアップは、光源の支持部材が、光学部品の他方面に設けられていることを特徴とする。これにより、従来の光ピックアップにおいて、光学部品と光源とがそれぞれ支持部材に対し取り付けられている場合に比べ、位置合わせ精度が向上するほか、全体を小型化することが可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１を用いて説明する。
【００１９】
図１に、本実施の形態に係る光ピックアップを示す。光源としてのレーザダイオード１がパッケージ２内の底面に設けられ、ガラスからなる透明な光学部品３がパッケージ２に固着されている。光学部品３は、そのガラス表面がエッチング加工された回折素子４を一方面に有し、フォトダイオード５を他方面（一方面の反対面）に有している。フォトダイオード５は、ガラス基板上に形成されたシリコン半導体からなり、作製方法は後述する。
【００２０】
従来技術と同様に、回折素子４は、加工ピッチの違いにより２つの領域に分割され、受光素子としてのフォトダイオード５は、４つの受光領域に分割されている。なお、図示しないが、レーザダイオード１及びフォトダイオード５とパッケージ２の端子とは電気的に接続されている。
【００２１】
レーザダイオード１からの出射光は、光学部品３、回折素子４を透過して対物レンズ６で記録媒体７に集光され、記録媒体７からの反射光は、回折素子４で回折されフォトダイオード５で受光される。受光した光は、従来技術と同様にして、フォトダイオード５で電気信号に変換され、トラッキング制御とフォーカス制御を行うと共に、情報再生を行う。なお、対物レンズ６と回折素子４の間にコリメートレンズを用いてもよい。
【００２２】
本発明では、回折素子４からの回折光をフォトダイオード５が受光するように、予め光軸合わせがなされた位置にフォトダイオード５が光学部品３上に設けられている。この位置決めは光学部品を個別の素子に分割する前のウエハ段階で行うため、回折素子４とフォトダイオード５の実質的な光軸合わせを省略でき、さらに、レーザダイオード１や記録媒体７との光軸合わせも簡単になる。また、回折素子４とフォトダイオード５が光学部品３上に一体に形成されているので、光ピックアップ組立て時の部品点数を減らすことができる。
【００２３】
次に、フォトダイオード５の作製方法について説明する。フォトダイオード５は、ガラス基板または石英基板上へのシリコン半導体製造技術を用いて作製することができる。例えば特開平６−２４４１０３号公報あるいは特開平７−１６１６３４号公報に示される技術を用いて作製すればよい。具体的には次のようにして作製される。図２（ａ）において、石英基板１０上にｎ型アモルファスシリコン膜１１、アモルファスシリコン膜１２を順次堆積し、さらにＳｉＯ２保護膜１３を形成、パターニングする。次に、酢酸Ｎｉなどの触媒金属を含む低温結晶化促進剤を塗布し、５００〜７００℃で加熱処理を行い、結晶化を行う。これにより、図２（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜より移動度などの電気特性に優れたＣＧ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｇｒａｉｎ）シリコン膜１４、１４ａが形成される。このとき、保護膜１３の下にあるアモルファスシリコン膜は多結晶シリコン膜１５となる。さらに、図２（ｃ）に示すように、酸化膜１６を形成・パターニングする。図２（ｄ）に示すように、基板全面に２×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ２程度のリンイオンを注入し、リンを高濃度含むシリコン膜１７とする。アニールを行って触媒金属をシリコン膜１７にゲッタリングする。図２（ｅ）に示すように、触媒金属をゲッタリングしたシリコン膜１７、酸化膜１６を除去し、酸素雰囲気中で加熱して第２の酸化膜１８を形成する。さらに、ボロンイオンを注入してｐ型ＣＧシリコン膜１４およびｐ型多結晶シリコン膜１５とし、ｎ型シリコン膜１１との間にｐｎ接合を形成しそれぞれに接続する電極を形成してフォトダイオードとする。これにより、ｎ型シリコン膜１１側から光が入射するフォトダイオード５が光学部品３の表面に直接形成される。なお、本例では、同一基板上にＣＧシリコン膜および多結晶シリコン膜の２種類のフォトダイオードを設けたが、いづれか１種類の膜からなるフォトダイオードを設けるようにした方が安定出力を得る上でより好ましい。また、耐ノイズ性および高速応答性に優れた受光素子を形成するためには、ＣＧシリコン膜を用いるほうが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の実施の形態について図３を用いて説明する。図１と相違する点は、演算素子９が、フォトダイオード５が形成された光学部品４の同一面に新たに設けられている点である。この点以外は、同一機能を奏する部材は図１と同一符号で示し、説明は省略する。
【００２５】
次に、フォトダイオード５及び演算素子９について図４を用いて説明する。フォトダイオード５とその各受光領域５ａ〜５ｄで光電変換した信号を演算する演算素子Ｔ１〜Ｔ７（演算素子９）とが光学部品３の同一面上に設けられている。フォトダイオード５を作製するウエハプロセスを用いてトランジスタ等からなる演算素子Ｔ１〜Ｔ７も作製できるので、演算素子も光学部品に一体化でき、コストダウンや耐ノイズ性の向上、信号検出の高速化を図ることができる。また、ここで、フォトダイオード及び演算素子は、同一種のシリコン膜から形成されていても、複数種類のシリコン膜から形成されていてもよく、例えば、演算素子をＣＧシリコン膜で形成し、フォトダイオードを多結晶シリコン膜で形成してもよい。
【００２６】
次に、本発明の第３の実施の形態について図５を用いて説明する。図１と相違する点は、レーザダイオード１を支持する支持部材８が、フォトダイオード５が形成された光学部品４の同一面に設けられている点である。この点以外は、同一機能を奏する部材は図１と同一符号で示し、説明は省略する。
【００２７】
ここでは、回折素子４からの回折光をフォトダイオード５が受光するように、またレーザダイオード１と回折素子４の光軸が一致するように、互いに予め光軸合わせがなされた位置にレーザダイオード１と回折素子４とフォトダイオード５が設けられている。このように位置決めすることで、光ピックアップと記録媒体７との実質的な光軸合わせを省略、または簡単にすることができる。また、レーザダイオード１とフォトダイオード５を光学部品上に一体に形成されているので、光ピックアップ組立て時の部品点数を減らすことができる。
【００２８】
これまでに説明した上記実施の形態においては、光学部品の表面がエッチング加工されて石英基板に一体に形成された回折素子を例に説明したが、別部材で回折素子を形成し、それを後から光学部品に接着してもよい。
【００２９】
また、上記実施の形態においては、透明基板である光学部品として石英基板を例にして説明したが、ガラス基板、あるいはプラスチック基板を用いてもよい。なお、プラスチック基板を用いる場合には、光学部品に直接形成する方法のほか、転写法等によりフォトダイオードを形成することが可能である。
【００３０】
また、上記実施の形態においては、光学部品の支持体としてパッケージを例にして説明したが、光学部品を支持できる支持体であればよく、パッケージに限らない。
【００３１】
また、上記実施の形態においては、２分割回折素子、４分割フォトダイオードを例にして説明したが、他の分割回折素子と分割フォトダイオードの組み合わせでもよい。また、フォトダイオードが形成された光学部品の同一面にさらに回折素子を設け、３ビーム方式とした場合にも適用できる。
【００３２】
また、上記実施の形態においては、情報再生装置に用いられた場合を例にして説明したが、情報記録装置に用いてもよい。また、光学部品は、情報記録再生以外に、光情報処理や光通信の受光素子に用いてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、光ピックアップ組立て時の部品点数を減らし、実質的な光軸合わせを省略、あるいは簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光ピックアップの構成を説明するための模式断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るフォトダイオードの製造方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る光ピックアップの構成を説明するための模式断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光学部品上のフォトダイオードと演算素子を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光ピックアップの構成を説明するための模式断面図である。
【図６】従来の光ピックアップの構成を示す模式断面図である。
【図７】従来の光ピックアップにおける２分割回折素子の回折光と４分割フォトダイオードの受光位置の対応関係を示す図である。
【符号の説明】
１  レーザダイオード
２  パッケージ
３  光学部品
４  回折素子
５  フォトダイオード
６  対物レンズ
７  記録媒体
８  支持部材
９  演算素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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