(57)【要約】【課題】映像、音楽他のデータを記録する光ディスク装置の光ピックアップを高性能化し、その光ピックアップを用いた光ディスク装置や高速ソフトウエア配付サービス方コンピュータを利用した高速ソフトウエア配付サービスを実現する。【解決手段】表面発光レーザ（１）、受光素子（２）をＩＣ基板（３）上にフリップチップ搭載し、表面発光レーザ（１）、受光素子（２）上に出射光と入射光を分離する光学分離手段（５、８、９）、光導波路（４）を設ける。光素子と光導波路とが高効率で光結合ができる集積化構造とする。【効果】光ディスクへの信号の記録（書き込み）、ないしは光ディスクからの信号読み出しが高速で行えるため利用者への快適な環境を実現できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣ基板上に表面発光レーザ及び受光素子が搭載された光ピックアップであって、上記表面発光レーザ及び受光素子レンズ上に、光導波路が配設置され、上記光導波路の一端に上記表面発光レーザからの出射光を上記光導波路の他端に向ける反射する第１のミラーが設けられ、上記光導波路の途中に上記出射光を透過し、上記光導波路の他端側からの入射光を上記受光素子に向けるビームスプリッターが設けられ、上記光導波路の他端部に上記出射光を光記憶媒体に照射するための波長板とレンズを含む光学手段が設けられて構成されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項２】
請求項１に記載の光ピックアップにおいて、上記光学手段は上記光導波路の他端に設けられた第２のミラーと、上記第２のミラーと上記波長板とレンズとによって、上記レンズからの出射光が上記光導波路の長手方向に対し直角に曲がるように構造されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項３】
請求項１に記載の光ピックアップにおいて、上記光学手段は上記波長板とレンズが、上記レンズからの出射光が上記光導波路の長手方向に出射するように構造されたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項４】
ＩＣ基板上に表面発光レーザ及び受光素子が搭載された光ピックアップであって、上記表面発光レーザ及び受光素子レンズが、上記レンズから光ディスクへの光が上記光ディスク面へ斜めの角度で入射する構造とすることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項５】
請求項４に記載の光ピックアップにおいて、上記表面発光レーザの発光部面上にレンズが形成されていることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の光ピックアップにおいて、光ディスクへ入射する光の入射角度は光ディスク面の垂直方向から２度以上２０度以内であることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一つに記載の光ピックアップにおいて、上記ＩＣ基板には上記表面発光レーザ及び受光素子を駆動する駆動回路が形成され、上記表面発光レーザ及び受光素子は上記ＩＣ基板表面にフリップチップで搭載され電気的に接続していることを特徴とする光ピックアップ。
【請求項８】
光ディスクと該光ディスクへの信号記録部及び光ディスクからの信号読み出し部を供えた光ディスク装置において、上記信号記録部及び信号読み出し部に請求項１ないし６のいずれか一つに記載の光ピックアップを用いたことを特徴とする光ディスク装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光ディスク装置を使用し、メディア情報のソフトウエアに関するデータを配布するためのソフトサービス場所を設けて光ディスクへのソフトウエアデータの転送と記録を行うことを特徴とするサービス提供方法。
【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その光ピックアップを利用した光ディスク装置、及びその利用方法、特に、小型、軽量、高速、低消費電力化が可能な光ディスク用の光ピックアップ及びこれを搭載した光ディスク装置、さらには光ディスク装置の利用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスク装置の読み取り等に使用する光ピックアップとして、下記特許文献１ないし３に記載されているようなものが知られている。
文献１に記載されている光ピックアップの構造は、半導体基板上に光ファイバ、半導体レーザ、及び光ディテクタが実装されている。この光ピックアップでは、半導体レーザから出た光は、光ファイバ端面に入射し、光ファイバ中を伝播した後、光ファイバの他の端面から出射し光ディスク上へ照射される。
【０００３】
文献２に記載されている光ピックアップの構造は、面発光レーザを光記録に利用したもので、光源として面発光レーザを複数個使用し、光記録における光ヘッド部の実装構造をシンプルにしている。また、記録媒体への書き込みのみならず、読み出しにも面発光レーザを使用している。特に、光ディスク記録部のトラッキング、及び記録した信号の読み出しの場合には、記録媒体からの反射光を面発光レーザへ戻し、この戻り光により面発光レーザの端子電圧が変化することを利用している。
【０００４】
文献３に記載されている光ピックアップの構造は、光源としての面発光レーザと受光素子を集積化した構造をとっている。
【０００５】
更に光ピックアップを用いた技術として、文献４に記載するような、光ピックアップを用いた情報サービス装置としての携帯機器向けに情報配信用の自動販売機が知られている。
【特許文献１】
特開平６−１８７６５９号公報
【特許文献２】
特開平６−１８７６５９号公報
【特許文献３】
特開２００１−２６６３９０号公報
【特許文献４】
特開平１０−２４７２８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
文献１に記載された従来の光ピックアップ構造では、半導体レーザの光出力端面と光ファイバの端面におけるコアへの光結合において高効率で光を結合するためには光軸をｘ、ｙ、ｚ方向で３次元的に精密に位置あわせし、その上角度の調整もする必要があり、この点が簡易実装技術的視点から見て非常に困難であり、実装工程の低コスト化が困難である。
文献２に記載されている光ヘッドでは、光ディスクからの戻り光で面発光レーザの動作自体が不安定になり、Ｓ／Ｎ比の大きい安定した再生信号を得ることは困難である。
文献３に記載された光ヘッドのでは、光ディスク装置としてのシステムを高速かつコンパクトに構成するために充分な構造とは言えない。特に、光素子とその駆動回路との一体集積化の点で回路設計が十分ではない。
【０００７】
文献４に記載された従来技術は、携帯情報端末に対して光または電気で情報提供する自動販売機に関するものである。情報を購入しようとする利用者は、自動販売機の設置場所へ携帯情報端末を持ち込み、当該携帯情報端末へ情報を送信する必要がある。しかしながら、このような利用形態は情報の書き込み機能を持たない携帯情報端末では利用ができない。
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、光素子とその駆動回路との一体集積化が容易で、光ファイバを用いることなく、かつ、光ディスクからの戻り光による光源の動作不安定を回避し、Ｓ／Ｎ比の大きい安定した再生信号を得ることができる光ピックアップを提供することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、本発明の光ピックアップを用いた光ディスク装置及びそれを用いた新規な情報サービス方法を実現することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の光ピックアップは、基板上に光源の半導体レーザとして面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）と、受光素子とが近くに搭載され、上記面発光レーザの光出力が上記受光素子に直接入力すること及び光ディスク等の光記録媒体からの光が上記面発光レーザに入射することを防止する光分離手段を有して構成される。
本発明の好ましい形態では、上記光分離手段は上記面発光レーザの光出力を反射する第１のミラーと上記第１のミラーからの反射光を記録媒体に向ける第２のミラーと、上記第１の及び第２のミラーとの間に設けられ第２のミラーで反射された光の上記第１のミラーへの入射を阻止するビームスプリッターと、上記第２のミラーで反射された光を上記記録媒体に導くレンズとをもつ。上記第１の及び第２のミラーとの間には光導波体を設けることが望ましい。
また、上記光分離手段の他の好ましい形態では、面発光レーザの光出力が記録媒体面に対して、２度以上２０度以内になるようにかつ、上記記録媒体（光ディスク面）から反射した光が上記受光素子に直接入力用にプレーナ構造の光ピックアップを装着する。
本発明の光ピックアップによれば、光軸合せが困難な、光ファイバを用いず、上記部分（光出力面）と光導波路との光結合の位置合せ精度の尤度を緩和することができ、また、面発光レーザ、光導波路、及び受光素子（光ディテクタ）の光軸合せを含む組み立て実装工程が簡便にできる。
面発光レーザと受光素子を近くに配置した構造において、半導体レーザ（面発光レーザ）への戻り光の入射を効果的に排除するため、面発光レーザの動作不安定を回避し、Ｓ／Ｎ比の大きい安定した再生信号を得ることができる。
更に、光素子駆動回路を構成する集積ＩＣ基板上に、面発光レーザと受光素子のチップをフリップチップ接続して構成することにより、光素子と光素子駆動回路及び光学系における部品をコンパクトに構成できる。
本発明による光ピックアップは、読み取り専用の光ディスク装置のみならず、他の光学情報装置に有効な手段を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、実施形態を用いて本発明を詳細に記述する。
実施形態１
図１は、本発明による光ピックアップの一実施形態の構造を示す図で、図１（ａ）及び図１（ｂ）はそれぞれ上記光ピックアップの平面図及び側面図である。図に示すように、半導体ＩＣ基板３上に、光源となる半導体レーザである表面発光レーザ１及び受光用の半導体受光素子（フォトディテクタ）２が搭載されている。表面発光レーザ１及び受光素子２の表面側（半導体ＩＣ３と反対側）に光導波路４が設けられている。光導波路４の両端には、ミラー５及び６が設けられている。上記光導波路４、ミラー５及び６部は、上記面発光レーザ１の光出力が上記受光素子２に直接入力すること及び光ディスク等の光記録媒体からの光が上記面発光レーザ２に入射することを防止する光分離手段を構成する。
ミラー５は、面発光レーザ１の光出力を反射し、光導波路４を介しミラー６に反射光を向けるため、光導波路４の長さ方向に対して略４５度の角度で形成されている。ミラー６は上記反射光を記録媒体（図示せず）に向けるため光導波路４の長手方向に対しておよそ４５度の角度で形成されている。更に、ミラー５及び６間の光導波路４の中途には、偏光ビームスプリッター８が光導波路４の中途に光導波路４の長さ方向に対しておよそ４５度の角度で形成されている。
ミラー６の近傍で光導波路４上にミラー６で反射された光を記録媒体に導くための波長板９とレンズ７が設けられている。偏光ビームスプリッター８は以下に説明するように、ミラー６で反射された光がミラー４へ入射することを阻止すると共に、記録媒体からの光を受光素子２に導くものである。
【００１２】
図２は、上記光ピックアップを光ディスク装置に使用した場合の光の進行を示す図である。
表面発光レーザ１から出た光は、光導波路４に進入し、ミラー５でその進行方向が直角に曲げられ、光導波路４の長手方向に伝播する。その後、偏光ビームスプリッター８を通過し、ミラー６で進行方向が直角に曲げられ、波面をそろえる波長板９及びレンズ７を通過する。このような経路を通過した後、光ディスク１１に入射する光１２となる。光ディスク１１表面で反射した光１３は、レンズ７、波長板９を通過し、ミラー６、偏光ビームスプリッター８で反射されて、受光素子２に入射する。本実施形態の光ピックアップは図３に示す簡易な製造工程で実現できる。
【００１３】
図３は、上記光ピックアップの製造工程を示す図である。
（ａ）に示すように、ＩＣ基板３上に電極２６をもつ半導体レーザ１と電極２７をもつ受光素子２がそれぞれＩＣ基板３の電極２４及び２５を介してフリップチップボンでリングされる。（ｂ）は光素子１、２がフリップチップでＩＣ基板３上に搭載され、基板３のＩＣとの間で電気的に接合した後の斜視図である。
（ｃ）は光素子１、２上に光導波路４を主体に構成される光導波路部を設けた後の斜視図である。（ｄ）は更に、光導波路４の一端に波長板９とレンズ７を形成した後の斜視図である。
【００１４】
図３に示す光ピックアップの製造工程は、半導体製造工程で用いられているフォトリソグラフィーの技術を利用することにより簡便でかつ正確に光軸合せまでも済ますことができる。また、光素子１、２をＩＣ基板３上にフリップチップ方式で接合することにより、従来のワイヤを用いた接合方式（ワイヤボンド）方式に比較して電気配線部分の電力損失低減、信号伝送時間の遅延が大幅に削減される。
【００１５】
図４は、本発明による光ピックアップが搭載された光ディスク装置の一実施例の主要部を模式的に示す斜視図である。
同図において、光ピックアップ２１は、アーム２２の先端部に搭載されており、回転する光ディスク１１の表面からの信号の検出、光ディスク１１表面への信号書き込みを行う。図１に記載した実施形態の光ピックアップ２１は、レーザとして表面発光レーザが用いられているため、レーザと光導波路との光軸合せが容易かつ、高効率で行える。文献１に記載された従来技術による端面発光型のレーザと光ファイバ端面との光結合においては、光の結合損失が５デシベル程度であったが本発明の方式によれば、表面発光レーザと光導波路との光結合損失は１デシベル以下となり、大幅な改善がなされた。本実施形態の光ピックアップを用いれば光ディスク装置の組み立て実装工程において、光ディスクとの光軸調整が簡便であり、組み立て作業時間も従来技術に比較して半減する。光ディスク装置外部との信号の授受について、従来の技術（ワイヤボンド方式）と本実施形態のフリップチップ方式を比較したところ、従来技術では光ディスクへの信号書き込み速度が、１０メガビット毎秒から数１０メガビット毎秒の範囲であった。一方、本実施例のフリップチップ方式では、従来技術よりも高速化でき、１００メガビット毎秒以上が可能であることがわかった。更に、光ピックアップ部のみならず光ディスク装置トータルとして理論的には最速３ギガビット毎秒にも到達可能であることもわかった。
実施形態２
図５は、本発明による光ピックアップの他の実施形態を示し、（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ光ピックアップの斜視図、及び光ピックアップの側断面図である。
ＩＣ基板３１上に表面発光レーザを用いた半導体レーザ素子３２、及び受光素子３３がフリップチップ搭載されている点は、実施例１と同様な構成である。光導波路３５には、ミラー３４、偏光ビームスプリッター３６、波長板３７、及びレンズ３８が形成されている。半導体レーザ素子３２及び受光素子３３上への光導波路３５の搭載は、フォトリソグラフィーを利用して形成される。光導波路３５の受光素子３３側端面には、波長板３７、及びレンズ３８が光軸を合せるように形成される。光ディスクとの信号の授受時、半導体レーザ３２から出た光は、光導波路３５の左端に形成されたミラー３４で直角に進路が曲がり、偏光ビームスプリッター３６、波長板４７を通過し、レンズ３８により光ディスク面に集光される。光ディスク面で反射された光は、復路となる光導波路３５の途中に設けられた偏光ビームスプリッター３６で進路が直角に曲げられ、受光素子３２に入射して、光信号から電気信号に変換され、基板３１に形成されたＩＣにより増幅され出力信号となる。４０は電極接合部である。
【００１６】
図６は、実施形態２による光ピックアップを用いた光ディスク装置の主要部の模式図である。
光ピックアップ４１における出力光が、光導波路３５の長手方向と一致するため、光ピックアップ４１はアーム４２の先端部に、光導波路３５の長手方向が光ディスク４４の面と直角になるように装着される。なお、４３はアーム回転軸である。
実施形態３
図７は、本発明による光ピックアップの更に他の実施形態の製造工程を示す斜視図である。
（ａ）に示すように、ＩＣ基板４５上に発光部４８をもつ半導体レーザチップ４６、及び受光部４９をもつ受光素子チップ４７を実施例１の場合と同様にフリップチップ式に電極部５０と５１同士、等々を接合する。（ｂ）は、ＩＣ基板４５上に半導体レーザ素子チップ４６と受光素子チップ４７がフリップチップ式に搭載された後の斜視図である。次に（ｃ）に示すように半導体レーザ素子チップ４６の発光部４８上にレンズ５２を搭載して、集積化光ピックアップが完成する。
【００１７】
図８は、図７の光ピックアップを用いた光ディスク装置の実施例の主腰部の模式図である。
図に示すように、光ディスク機構部のアーム部先端５４に図７の光ピックアップを、光ピックアップ部の半導体レーザ素子４６からの発光は、レンズ５２を透過して、光ディスク５３表面へ傾き角度αで入射するように光ピックアップを装着する。すなわち、光ピックアップのＩＣ基板４５が光ディスク８６の面と角度αをもつように、アーム部先端５４に傾斜を設けて光ピックアップを装着する。従って、光ディスク５３への入射光は、傾斜し、光ディスク５３で反射した反射光は光ピックアップ部の受光素子４７へ傾き角度２αで入射する。ここで、傾き角度αとしては、光ディスク５３と光ピックアップの間、及び半導体レーザ素子４６と受光素子４７との間の距離によって決定されるが、２から２０度程度の範囲であり受光素子４７の感度、及び信号のやり取り精度に劣化が発生しない角度で最適化される。すなわち、光ディスクと光ピックアップとの距離をｈ、半導体レーザ素子４６と受光素子４７との間の距離を２Ｓとすると、Ｓ＝ｈ・ｔａｎ  αと近似できる。距離ｈは通常５００μｍ〜１ｍｍであり、半導体レーザ素子や受光素子のチップサイズは２５０μｍ・２５０μｍ・１００μｍの程度であり、α＝２度のとき、Ｓ＝１７〜３５μｍ、α＝２度のとき、Ｓ＝１８０〜３６０μｍとなり。なお、Ｓ＝１７〜３５μｍは上記チップサイズに比べ小さいが、実現可能なチップサイズの範囲である。このように光ディスク５３とこのように光ディスク５３の入射面へ入射する半導体レーザからの入射光を垂直入射から傾けることにより、ディスク面からの反射光が半導体レーザ部への戻り光とならないので、半導体レーザの安定動作が可能となり、ＳＮ比の向上、光ディスク機器としての信頼性が向上する。
実施形態４
図９は、本発明による光ピックアップを搭載した光ディスク装置の利用形態を示す図である。
【００１８】
光ディスクに搭載する映像、その他デジタルデータ等のソフトは、コンビニェンスストア、ビデオショップ、給油所、駅の小売店舗に代表される多数の消費者に最も近い場所にあり、ソフトサービス場所５７で示す。ソフトサービス場所５７では、データ等ソフト搭載サーバ５９に映像等のデータが保存されている。サーバ５９へ搭載する元のソフトやデータは、通信ネットワーク５８を通じて逐次ダウンロードされる。データ等ソフト搭載サーバ５９に保存されているソフト等のデータは光ディスクへのデータ転送部５５を用いて、光ディスク５６へ転送される。光ディスクへの転送部５５には本発明による集積化光ピックアップが搭載され、データを光ディスク上へ高速に記録（書き込み）することができる。
【００１９】
ここで、容量６５０メガバイトの光ディスク上へ１５分間の映像データを記録する場合を想定する。本発明による集積化光ピックアップを搭載した光ディスクへのデータ転送部５５を用いて、１ギガビット毎秒のデータ転送速度で転送すれば５秒間でデータ転送が完了する。このため、利用者は待ち時間を全く考慮する必要がなくソフトサービスを利用することが可能である。ソフトサービス場所５７にて映像等のソフトやデータを光ディスク５６に配布された利用者は、家庭における光ディスク用機器６０を用いて映像をディスプレイ６２に再生したり、車載の光ディスク用機器６０にて再生したりして搭乗者のエンターテーメントに供することもできる。
【００２０】
ソフトサービス場所５７として、学校、役所、図書館等の公共施設を指定し、教育や行政、地域社会の情報流通に活用することもできる。なお、従来、ソフトウエアを販売したりするサービスでは、光ディスクやビデオカセットに映像や音楽など既成のソフトウエアが搭載された形式で販売されており、各種のソフトウエアの中から利用者が欲しい部分だけを抜き出して、別の光ディスクに記録してから販売することはなかった。従って、売れ残り品の滅却処分や、メーカーへの返品に伴う無駄な処理コストが必然的に発生する。本ソフトウエアサービスの特徴は、各種多様なソフトウエアの中から利用者が望む部分だけを切り出して、適切な著作権料をサービス料に含ませつつ利用者からの注文をうけると即時に情報を提供することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の実施形態で説明したように、本発明によれば小型、軽量な光記録用の光ピックアップが容易に作製でき、製造工程における実装コストの大幅な低減ができる。また、本発明の光ピックアップは、半導体光素子とＩＣとの接続にワイヤーを用いないフリップチップ方式の接続を適用しているので光素子の高速駆動が可能であり、光ディスク装置や光ディスク部を搭載したコンピュータの高速化と同時に低消費電力化が達成される。本発明の他の効果は、半導体レーザへの戻り光を無しにできる光路構成にもできるので、光源としての半導体レーザの動作安定化が図れ、ＳＮ比の向上、かつ光デイスク装置やコンピュータの信頼性向上、長寿命化が実現される。
【００２２】
さらに、光ディスクの利用者にとって光ディスクへのデータ転送の待ち時間を全く考慮する必要のないサービス環境を提供するものである。ソフトウエアサービスにおける従来の無駄なコストを削減し、合せて資源節約ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光ピックアップの一実施形態の構造を示す図である。
【図２】図１の光ピックアップを光ディスク装置に使用した場合の光の進行を示す図である。
【図３】図１の光ピックアップの主要な製造工程の模式図である。
【図４】本発明の実施例としての光ディスク搭載部における光ディスクと光ピックアップ部付近の構造を示す模式図である。
【図５】本発明による光ピックアップの他の実施形態の構造を示す図である。
【図６】実施形態２による光ピックアップを用いた光ディスク装置の主要部の模式図である。
【図７】本発明による光ピックアップの更に他の実施形態における主要な工程を示す模式図である。
【図８】図７の光ピックアップを用いた光ディスク装置の実施例の主腰部の模式図である。
【図９】本発明の光ディスクへのソフト等データの配付サービスを示す模式図である。
【符号の説明】
１：表面発光レーザ、  ２、４７：受光素子、
３，３１，４５：ＩＣ基板、  ４，３：光導波路、  ５、６，３４：ミラー、
７，３８，５２：レンズ
８，３６：偏光ビームスプリッター、  ９，３７：波長板、
１０，４０：電極接合部、  １１、４４，５３，５６：光ディスク、
１２：光ディスクへの入射光、  １３：光ディスクからの反射光、
２４、２５：電極、  ２６、２７：電極、  ２８，４８：発光部、
２９，４９：受光部、  １４，４６：半導体レーザ素子、
１５，４７：受光素子、  ２１，４１：光ピックアップ、２２，４２：アーム、
２３：アーム回転軸、  ５０、５１：電極、  ５４：アーム先端の一部、
５５：光ディスクへのデータ転送部、  ５７：ソフトサービス場所、
５８：通信ネットワーク、  ５９：データ等ソフト搭載サーバ、
６０：光ディスク用機器、  ６１：カーナビ等車内光ディスク搭載機器、
６２：ディスプレイ、  ６３：画像表示機器。
【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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【図８】
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【図９】
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