(57)【要約】【課題】  光ディスク用の光集積装置におけるプリズム反射面端からの回折光による影響を抑制する。【解決手段】  発光素子２４と、信号検出用の受光素子と、発光素子２４からの出射光を反射する反射面２５を有するプリズム２６と、プリズム２６からの反射光の被照射体への光路を決めるための光学系３７を備え、プリズム２６の反射面２５の下端から反射された回折光成分が反射光の主光線に影響を与えないように、プリズム２６の位置、形状が設定されて成る。【選択図】      図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、信号検出用の受光素子と、前記発光素子からの出射光を反射する反射面を有するプリズムと、前記プリズムからの反射光の被照射体への光路を決めるための光学系を備え、
前記プリズムの反射面の下端から反射された回折光成分が前記反射光の主光線に影響を与えないように、前記プリズムの位置、形状が設定されて成る
ことを特徴とする光集積装置。
【請求項２】
プリズム反射面の幅と、回折光成分によって光スポットの非点収差が生じる発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第１の関係式Ｙ＝０．４４４４Ｘ＋０．１５８９と、
プリズム反射面の幅と、プリズム反射面から反射光が発光素子に戻る発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第２の関係式Ｙ＝１．４５５６Ｘ＋０．１０４１との間の領域を満たすように、
前記反射面を４５°とし、前記発光素子の光出射面から前記反射面の光軸点までの距離と、前記プリズムの高さが、設定されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光集積装置。
【請求項３】
前記反射面を４５°とし、
前記発光素子の光出射面と前記プリズムの反射面の下端を結ぶ線と、前記発光素子の光出射面と前記プリズムの反射面の光軸点を結ぶ線とのなす角度θ2 が、１５°以上で且つ４５°未満に設定されて成る
ことを特徴とする請求項１記載の光集積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置の光ピックアップに使用される光集積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）用等の光ディスク装置では、情報の記録再生のための光ピックアップとしてレーザカプラと呼ばれる光集積装置が使用されている。図９に、光集積装置の一例の概略構成を示す。この光集積装置１は、信号検出用の複数のフォトダイオードからなる受光素子のＩＣ、いわゆるフォトディテクタＩＣ（図示せず）が形成された半導体基板（シリコン基板）２上に、半導体よりなるサブマウント基板３を介して発光素子であるレーザ素子４が配置され、このレーザ素子４に対向してレーザ素子４からの出射光Ｌを９０°立ち上げるための反射面５を有するプリズム６が配置された集積素子７を有して成る。プリズム６は、４５°の反射面を有して、半導体基板２上のフォトディテクタＩＣの配置部分と離れた所要位置に形成される。集積素子７は、絶縁性基板の例えばセラミック基板８と、出射光及び戻り光を透過させる開口９を有したスペーサ１０とからなるパッケージ１１内に配置される。この光集積装置１には、パッケージ１１の開口１０上に出射光Ｌを例えば３つに分割するグレーティング素子１３とホログラム素子１４を有した部材１６、１／４波長板１５が配置され、さらに光路上に対物レンズ等を含む光学レンズ系１７が配置される。
【０００３】
この光集積装置１では、レーザ素子４から出射された出射光Ｌがプリズム６の反射面５で反射されて９０°立ち上げられ、グレーティング素子１３で３つの光ビームに分割され、ホログラム素子１４、１／４波長板１５を透過し、光学レンズ系１７を通して光ディスク上に照射される。光ディスクで反射した戻り光は、ホログラム素子１４により光路変更され、半導体基板２上のフォトディテクタＩＣに受光され、情報信号（ＲＦ信号）及びサーボ信号が出力され、情報信号の再生が行われる。
【０００４】
光集積装置の他の例としては、特許文献１に示すように、半導体基板１６上にサブマウント基板１２を介してレーザ素子１１を配置し、レーザ素子１１に対向して反射・透過ミラー面を有するプリズム１３を配置し、プリズム１３直下の半導体基板１６にフォトディテクタＩＣ１４、１５を形成したものも知られている。この光集積装置では、レーザ素子１１はらの出射光がプリズム１３のミラー面で立ち上げられ、光ディスクに照射される。光ディスクで反射された戻り光は、ミラー面を透過してフォトディテクタＩＣ１４、１５で受光され、情報信号（ＲＦ信号）及びサーボ信号が出力され、情報信号の再生が行われる。
【特許文献１】特開２０００−１９５０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような光集積装置による光ピックアップを用いて光ディスクの記録情報を再生した場合に生じる、再生信号やその時間ゆらぎ成分であるジッターの悪化の原因を追求した結果、プリズムの反射面の端部を基点として回折する回折光成分であることを突き止めた。
【０００６】
すなわち、上述した光集積装置、例えば図９に示す光集積装置１においては、レーザ素子４からのレーザ光Ｌを９０°立ち上げるためにプリズム６が用いられる。この場合、レーザ光Ｌはある広がりをもって出射されるため、プリズム６の反射面５で反射されたとき、反射面の上端及び下端の位置から回折光成分が発生する。この回折光成分が有効開口内に伝搬し波面乱れを引き起こすことがある。
【０００７】
この有効開口内で透過波面が悪化した（収差構成成分である０度非点収差成分も大きくなる）ままの状態で光学レンズ系１７の対物レンズに入射すると、つぎのような不具合が生じる。ここで、反射面上端で発生した回折光成分は、光学レンズ系１７に入射されないので、主光線と波面干渉を起こすことはないが、反射面下端で発生した回折光成分は、光学レンズ系１７に入射され易い。この反射面下端での回折光により引き起こされた波面みだれが光学レンズ系１７の対物レンズに入射すると、主光線と波面干渉を起こす。このため、光ディスク上で絞られた光スポット形状が悪化し、ピット列上に充分に絞られなくなり、ピット凹凸検出精度が悪化する虞れがあった。
【０００８】
また、光ディスクからの戻り光も波面位相がずれた状態で戻るため、ディスク再生信号や、その期間的ゆらぎ成分であるジッターが悪化する。すなわり、出射光の主光線と反射面下端の位置で発生した回折光成分が光学レンズ系１７内で主光線と干渉し、この結果、光ディスク上の光スポットに干渉縞が現れる。これがジッターを悪化させる原因となる。これらの問題は、ＤＶＤ用の光ピックアップにおいて現れ易い。
【０００９】
本発明は、上述に点に鑑み、プリズム反射面端からの回折光成分による影響を抑制した光集積装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る光集積装置は、発光素子と、信号検出用の受光素子と、発光素子からの出射光を反射する反射面を有するプリズムと、プリズムからの反射光の被照射体への光路を決めるための光学系を備え、プリズムの反射面の下端から反射された回折光成分が反射光の主光線に影響を与えないように、プリズムの位置、形状を設定した構成とする。
ことを特徴とする光集積装置。
【００１１】
本発明の好ましい形態としては、  プリズム反射面の幅と、回折光成分によって光スポットの非点収差が生じる発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第１の関係式Ｙ＝０．４４４４Ｘ＋０．１５８９と、プリズム反射面の幅と、プリズム反射面から反射光が発光素子に戻る発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第２の関係式Ｙ＝１．４５５６Ｘ＋０．１０４１との間の領域を満たすように、反射面を４５°とし、発光素子の光出射面から反射面の光軸点までの距離とプリズムの高さを設定するようになす。
【００１２】
本発明の好ましい形態としては、前記反射面を４５°とし、発光素子の光出射面とプリズムの反射面の下端を結ぶ線と、発光素子の光出射面とプリズムの反射面の光軸点を結ぶ線とのなす角度θ2 を、１５°以上で且つ４５°未満に設定するようになす。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の光集積装置によれば、プリズムの反射面の下端から反射された回折光成分が反射光の主光線に影響を与えないように、プリズムの位置、形状を設定することにより、反射面下端での回折光成分により引き起こされた波面みだれが光学レンズ系に入射されず、光ディスク上で絞られた光スポット形状が良好になる。また、ジッターが低減され、光ディスク再生信号を向上することができる。
【００１４】
プリズム反射面の幅と、回折光成分によって光スポットの非点収差が生じる発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第１の関係式Ｙ＝０．４４４４Ｘ＋０．１５８９と、プリズム反射面の幅と、プリズム反射面から反射光が発光素子に戻る発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第２の関係式Ｙ＝１．４５５６Ｘ＋０．１０４１との間の領域を満たすように、反射面を４５°とし、発光素子の光出射面から反射面の光軸点までの距離とプリズムの高さを設定することにより、プリズム反射面の下端からの回折光成分が低減し、光ディスク上で絞られた光スポット形状を良好にし、また、ジッターを低減して、良好な光ディスク再生信号が得られる光集積装置を提供できる。
【００１５】
また、反射面を４５°とし、発光素子の光出射面とプリズムの反射面の下端を結ぶ線と、発光素子の光出射面とプリズムの反射面の光軸点を結ぶ線とのなす角度θ2 を、１５°以上で且つ４５°未満に設定することにより、プリズム反射面の下端からの回折光成分が低減し、光ディスク上で絞られた光スポット形状を良好にし、また、ジッターを低減して、良好な光ディスク再生信号が得られる光集積装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１に、本発明に係る光集積装置の一実施の形態を示す。本例は光学倍率６倍系のＤＶＤ用ピックアップに適用した場合である。
本実施の形態に係る光集積装置２１は、信号検出用の複数のフォトダイオードからなる受光素子のＩＣ、いわゆるフォトディテクタＩＣ（図示せず）が形成された半導体基板（シリコン基板）２２上に、半導体よりなるサブマウント基板２３を介して発光素子であるレーザ素子２４が配置され、このレーザ素子２４に対向してレーザ素子２４からの出射光Ｌを立ち上げるための反射面２５を有するプリズム２６が配置された集積素子２７を有して成る。プリズム２６は、４５°に傾斜した反射面５を有して、半導体基板２２上のフォトディテクタＩＣの配置部分と離れた所要位置に形成される。集積素子２７は、絶縁性基板の例えばセラミック基板２８と、出射光及び戻り光を透過させる開口２９を有したスペーサ３０とからなるパッケージ３１内に配置される。この光集積装置２１には、パッケージ３１の開口３０上に出射光Ｌを例えば３つに分割するグレーティング素子３３とホログラム素子３４を有した部材３６、１／４波長板３５が配置され、さらにプリズム２６からの反射光の被照射体、本例では光ディスクへの光路を決めるための対物レンズ等を含む光学レンズ系３７が配置される。
【００１８】
そして、本実施の形態においては、特に、プリズム２６の反射面２５の下端から反射された回折光成分が反射光の主光線に影響を与えないように構成する。すなわち、反射面下端で反射された回折光成分が反射光の主光線に影響を与えないように、プリズム２６のレーザ素子に対する位置、プリズム形状等を設定する。
【００１９】
プリズム２６の形状としては、レーザ光Ｌの光軸が当たる反射面２５の光軸点を中心に反射面下端を延ばすような形状とするこが好ましい。
ここで、レーザ素子２４の光出射面（厳密には光出射点）とプリズム２６の反射面上端を結ぶ線と、レーザ素子２４の光出射面（厳密には光出射点）とプリズム２６の反射面の光軸点を結ぶ線とのなす角度をθ1 とし、レーザ素子２４の光出射面（厳密には光出射点）とプリズム２６の反射面下端を結ぶ線と、レーザ素子２４の光出射面（厳密には光出射点）とプリズム２６の反射面の光軸点を結ぶ線とのなす角度（以下、便宜的にプリズム反射面２５に下端への入射角度）θ2 とする。このとき、レーザ素子２４の光出射面とプリズム２６の反射面２６の光軸が当たる光軸点との間に距離Ｘを０．４８に設定した場合、プリズム反射面２５の下端への入射角度θ2 を１５°以上で４５°未満に設定する。理由は後述する。
【００２０】
また、プリズム反射面の幅と、回折光成分によって光スポットの非点収差が生じる発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第１の関係式Ｙ＝０．４４４４Ｘ＋０．１５８９と、プリズム反射面の幅と、プリズム反射面から反射光が発光素子に戻る発光素子とプリズム反射面の光軸点間の距離との関係を表す第２の関係式Ｙ＝１．４５５６Ｘ＋０．１０４１との間の領域を満たすように、反射面を４５°とし、発光素子の光出射面から反射面の光軸点までの距離とプリズムの高さを設定するようになす。ここでは、プリズム２６の反射面の幅Ｗとプリズム２６の高さＨを同じにしている。理由は後述する。
【００２１】
この光集積装置２１では、レーザ素子２４から出射された出射光Ｌがプリズム２６の反射面２５で反射されて９０°立ち上げられ、グレーティング素子３３で３つの光ビームに分割され、ホログラム素子３４、１／４波長板３５を透過し、光学レンズ系３７を通して光ディスク上に照射される。光ディスクで反射した戻り光は、ホログラム素子３４により光路変更され、半導体基板２２上のフォトディテクタＩＣに受光され、情報信号（ＲＦ信号）及びサーボ信号が出力され、情報信号の再生が行われる。
【００２２】
図２は、レーザ素子とプリズム２６間の距離Ｘを０．４８ｍｍにしたときの、図３のプリズム２６の反射面下端への入射角度θ2 とジッターの相関、すなわちジッターの角度（θ2 ）依存性を示すグラフである。入射角度θ2 が１５°以上とすることにより、ジッターが急激に低減する。従って、プリズム２６を入射角度が１５°以上となるように形成し配置することにより、ジッターを光ピックアップ特性への影響を無視できるレベルまで抑えることが可能になる。なお、入射角度θ2 を４５°以上に大きくなる位置にレーザ素子２４を配置した場合には、プリズム反射面の下端位置からの戻り光（プリズム反射面の下端位置で反射した光）がレーザ素子２４の光出射端面に反射しノイズ発生の要因となるので、避ける必要がある。従って、レーサ素子２４とプリズム２６とは、上記両者の影響を避ける入射角度θ2 が１５°以上で４５°未満となる位置関係をもって配置する。
【００２３】
このように入射角度θ2 を１５°以上とした本実施の形態の光集積装置２１によれば、プリズム２６の反射面下端を基点として発生する回折光成分は、レーザ出射光Ｌと共にスペーサ３０上面のホログラム素子３４及び光学レンズ系３７を通して被照射体である光ディスクへと伝搬するが、反射面下端位置がレーザ光の主光線の出射方向に対して約１５°以上の角度がついているため、光学レンズ系３７である対物レンズ前のアパーチャ等の遮光部材で遮られることになる。従って、対物レンズに入射する成分はレーザ素子２４の光出射端面より主光線が大部分となるため、光ディスク上のレーザスポットは理想形状に近づくことになる。また、光ディスクからの戻り光は、ホログラム素子３４によりフォトディテクタＩＣ上に形成された受光素子にスポットを形成し、光ディスク再生信号、フォーカス信号、トラッキング信号を得るが、この受光素子上の光スポットもまた、収差等のない理想形状に近づくことになる。従って、プリズム２６の反射面下端から反射される回折光の影響が抑制され、ジッターが低減し、光ディスク再生信号を格段に向上することができる。
【００２４】
プリズム２６の好ましい配置、形状を一般化した例を説明する。図４において、レーザ素子２４の光出射面と、プリズム２６の反射面２５における光軸点間の距離をＸとする。図２で示した入射角度θ2 を満足する距離Ｘの範囲を次のように設定する。
（ａ）プリズム２６の反射面２５の幅Ｗが０．４３のときには、０．３５＜Ｘ＜０．７３となる。出射面と反射面における光軸点間の距離Ｘが、０．７３のとき、入射角度θ2 は１８°となり、０．７３以上では反射面下端から発する回折光により光ディスク上でのレーザビームに非点収差ＡＳが発生する。距離Ｘが０．３５のとき、入射角度θ2 は４５°となり、０．３５以下であればレーザ素子２４への戻り光の影響が生じる。
（ｂ）プリズム２６の反射面２５の幅Ｗが０．２５のときには、０．２７＜Ｘ＜０．４６８となる。出射面と反射面における光軸点間の距離Ｘが、０．４６８のとき、入射角度θ2 は１８°となり、０．４６８以上では反射面下端から発する回折光により光ディスク上でのレーザビームに非点収差ＡＳが発生する。距離Ｘが０．２７のとき、入射角度θ2 は４５°となり、０．２７以下であればレーザ素子２４への戻り光の影響が生じる。
【００２５】
上記の条件（距離Ｘ、プリズム２６の高さＨ，プリズム反射面の幅Ｗ、入射角度θ2 等）を表１に示す。
【表１】
2005293695.tif 000003
【００２６】
（ａ）の条件のときのプリズム２６の反射面２５の幅Ｗと回折光による非点収差ＡＳが発生する距離Ｘの相関関係、すなわち反射面２５の幅Ｗと反射面下端への入射角θ2 依存性をみると、図５に示すＹ＝１．４５５６＋０．１０４１の１次の関係式（直線）ａが得られる。
（ｂ）の条件のときのプリズム２６の反射面２５の幅Ｗとレーザ素子２４への戻り光が発生する距離Ｘとの相関関係、すなわち反射面２５の幅Ｗと戻り光依存性をみると、図６に示すＹ＝０．４４４４＋０．１５８９の１次の関係式（直線）ｂが得られる。
従って、本発明の好ましい距離Ｘとプリズム高さＨの関係は、図７に示すように、関係式ａと関係式ｂとの間の領域（斜線図示）４０を満たすようなＸ値（ｍｍ）とＨ値（ｍｍ）を設定すれば良い。
【００２７】
このような図７の２つの関係式ａとｂ間の領域を満たす関係の距離Ｘ及びプリズム高さＨを設定した、実施の形態の光集積装置２１においても、入射角度θ2 が本発明の条件を満たすことになり、前述と同様に、プリズム２６の反射面下端で発生した回折光成分が主光線と干渉することがなく、光ディスク上のレーザスポットが理想形状に近づくことになる。また、受光素子上のレーザスポットも、収差のない理想形状に近づくことになる。従って、プリズム２６の反射面下端から反射される回折光の影響が抑制され、ジッターが低減し、光ディスク再生信号を格段に向上することができる。
【００２８】
図８は、本発明に係る光集積装置の他の実施の形態を示す。本実施の形態に係る光集積装置４１は、半導体基板（シリコン基板）４２上にサブマウント基板４３を介して発光素子であるレーザ素子４４が配置され、このレーザ素子４４に対向して半導体基板４２上にプリズム４６が配置され、さらにプリズム４６直下の半導体基板４２の表面に信号検出用の複数のフォトダイオードからなる受光素子４７、４８のＩＣ、いわゆるフォトディテクタＩＣが形成した集積素子４９を有して成る。プリズム４６は、レーザ素子４４から出射したレーザ光Ｌを反射して９０°に立ち上げて光ディスクに照射し、戻り光を透過してフォトディテクタＩＣに受光させるための、４５°に傾斜した反射・透過ミラー面４５を有する。集積素子４９は、絶縁性基板の例えばセラミック基板５１と、出射光及び戻り光を透過させる開口５２を有したスペーサ５３とからなるパッケージ５４内に配置される。この光集積装置２１には、パッケージ５４の上方にプリズム４６で反射した反射光の光ディスクへの光路を決めるため対物レンズ等を含む光学レンズ系５５が配置される。
【００２９】
そして、本実施の形態においては、前述と同様に、プリズム４６のミラー面４５の下端で発生する回折光成分が主光線に影響を与えないように構成する。すなわち、ミラー面４５の下端への入射角度θ2 を図２で示した条件に設定し、あるいはプリズム４６とレーザ素子４４間の距離Ｘとプリズム４６の高さＨを図７で示した領域４０を満たすように設定する。
【００３０】
このような本実施の形態に係る光集積装置４１においても、ミラー面４６の下端で発生する回折光成分の影響が抑制され、ジッターが低減し、光ディスク再生信号を格段に向上することができる等、前述と同様の効果を奏する。
【００３１】
上例では、本発明の光集積装置を光学倍率６倍率系のＤＶＤ用の光ピックアップに適用した場合であるが、その他、ＣＤ用、ＭＤ（ミニディスク）用等の光ディスクシステム（倍率が異なる系についても含まれる）においても、同様の考えに基いて適用することができる。その場合、光ディスクシステムや倍率に応じて必要な入射角度θ2 は僅かに変わってくる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る光集積装置の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】本発明に係るプリズム反射面の下端への入射角度θ2 とジッターの相関を示すグラフである。
【図３】図２の測定に係る集積素子２７の拡大構成図である。
【図４】本発明の他の測定に係る集積素子２７の拡大図である。
【図５】本発明に係るプリズム反射面の幅Ｗと入射角度θ2 の依存性（関係式ａ）を示すグラフである。
【図６】本発明に係るプリズム反射面の幅Ｗとレーザ素子への戻り光依存性（関係式ｂ）を示すグラフである。
【図７】本発明に係るレーザ素子に対するプリズムの位置及びプリズム形状の最適条件を示すグラフである。
【図８】本発明に係る光集積装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図９】従来の光集積装置の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
２１・・光集積装置、２２・・半導体基板、２３・・サブマウント基板、２４・・レーザ素子、２５・・反射面、２６・・プリズム、２７・・集積素子、２９・・開口、３１・・パッケージ、３３・・グレーティング素子、３４・・ホログラム素子、３５・・１／４波長板、３７・・光学レンズ系、θ2 ・・プリズム反射面の下端への入射角度、Ｘ・・レーザ素子とプリズム反射面の光軸点間の距離、Ｈ・・プリズムの高さ
【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】
2005293695.tif 000009
【図７】
2005293695.tif 000010
【図８】
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【図９】
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