(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光透過性の基板を積層した積層体構造を持ち、外部の発光素子からの入射光を屈折及び反射させて光情報媒体から情報を読み取り且つ受光素子までの光路を形成可能としたプリズム素子を含む光ピックアップ装置であって、入射光の入射部位から受光素子までの光路から溢れる光を吸収して光路への戻りまたは干渉を抑える光吸収手段を備え、
前記光吸収手段は、前記基板の外部表面または積層方向を向く界面に備えた吸収膜としてなり、前記吸収膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２を少なくとも２層以上の組み合わせとして積層した多層膜構造からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
発光素子と、前記発光素子から出射され、光情報媒体で反射された光を受光する受光素子と、複数の光学素子が内部もしくは表面に形成された光学部材とを備え、前記発光素子から出射された光を前記光学部材を介して光情報媒体に導くとともに、光情報媒体で反射されてきた光を前記光学部材を介して前記受光素子に導く光ピックアップ装置であって、前記光学部材の前記光学素子が形成されていない部分の少なくとも一部に光を吸収する光吸収手段を設け、
前記光吸収手段は、前記光学部材を構成する基板の外部表面または積層方向を向く界面に備えた吸収膜としてなり、前記吸収膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２を少なくとも２層以上の組み合わせとして積層した多層膜構造からなることを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項３】
前記吸収膜の多層膜構造は、光の入射方向に臨む最も外側の膜をＴｉとし、その膜厚が５０ｎｍ以上であって光の透過率がほぼ０としてなることを特徴とする請求項１，２いずれか１項に記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報の記録及び再生を行う光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクに対する情報の記録及び再生のための手段として従来からレーザを利用した光磁気記録用光ヘッドが利用されている。この光ヘッドは、プリズム，レンズ，各種のセンサ，及びレーザ等の個々の光学部品を高精度で組み立てたアセンブリとした固定光学系と、高速アクセス可能なように軽量化された反射ミラーや対物レンズを含む可動光学系とを備えたものがその基本的な構成である。
【０００３】
このような固定光学系と可動光学系とを備えるものでは、両方の系の中での光の光路のための構成及びこれらの系どうしの間に光路を組む必要があるため、その小型軽量化には限界があった。これに対し、系全体の集積化を図るため、半導体レーザからの入射，光ディスク側の結像系への光の放出及び反射光の再入射と再生までを一つの集積ヘッドによって可能としたものを、本願出願人は既に提案し、これを特願平７−３１１４３号として出願した。
【０００４】
この集積光ヘッドは、複数のガラス板を積層したラミネートプリズム構造を利用したものである。ラミネートプリズムとは、光ディスクの記録及び再生に必要な光学機能素子をウェーハプロセス技術を用いて実装したウェーハ基板を複数枚接着し、加工した積層構造のプリズムである。このようなラミネートプリズムを用いる集積光ヘッドでは、小型軽量化は無論のこと、従来の比べると生産性が高く、プリズム内の各光学素子の位置関係は露光マスク精度で保持されるので環境特性及び長期信頼性に優れるという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ラミネートプリズムを利用した集積光ヘッドでは、半導体レーザ照射装置によってレーザが入射すると、ビーム回折格子によって入射光が３個に分割され、光ディスク側へ放出される。光ディスクとの間での情報入力または出力の後に再びヘッド内に入射して再生センサにより受光される。
【０００６】
このような集積光ヘッドでは、半導体レーザ照射装置からのレーザがヘッド内に入り込むと光が散乱し、ラミネートプリズムの各層の界面での光の反射や吸収による正常な光路の形成のほかに、光束の制御が及ばないいわゆる迷光という現象を生じる。
【０００７】
この迷光は、レーザモニタやサーボセンサによるフォーカシングやトラッキングのための光検出の外乱となり、光ディスクからの情報の読み取りに大きな影響を及ぼす。特に、多数のプリズムを積層して光ヘッド機能を拡充する際の高集積化に対する障害となり、これが情報処理の精度及び処理速度にも制約を課している状況にある。
【０００８】
本発明において解決すべき課題は、集積ヘッド内での不要な光の拡散や迷光を抑えてより高精度での処理が可能でより一層集積化に対応できる光ピックアップ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の光透過性の基板を積層した積層体構造を持ち、外部の発光素子からの入射光を屈折及び反射させて光情報媒体から情報を読み取り且つ受光素子までの光路を形成可能としたプリズム素子を含む光ピックアップ装置であって、入射光の入射部位から受光素子までの光路から溢れる光を吸収して光路への戻りまたは干渉を抑える光吸収手段を備え、前記光吸収手段は、前記基板の外部表面または積層方向を向く界面に備えた吸収膜としてなり、前記吸収膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２を少なくとも２層以上の組み合わせとして積層した多層膜構造からなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、複数の光透過性の基板を積層した積層体構造を持ち、外部の発光素子からの入射光を屈折及び反射させて光情報媒体から情報を読み取り且つ受光素子までの光路を形成可能としたプリズム素子を含む光ピックアップ装置であって、入射光の入射部位から受光素子までの光路から溢れる光を吸収して光路への戻りまたは干渉を抑える光吸収手段を備え、前記光吸収手段は、前記基板の外部表面または積層方向を向く界面に備えた吸収膜としてなり、前記吸収膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２を少なくとも２層以上の組み合わせとして積層した多層膜構造からなるものであり、光情報媒体までの光路及びこれを読み取った後の受光素子までの光路に対して、光吸収手段が不要な光を吸収して干渉をなくすことができる。また、基板とは別体として準備した吸収膜を適切な位置に配置することによって、不要な光の回収と光路側への干渉を防止する。更に、不要な光の回収と光路側への干渉を防止するという作用を有する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、発光素子と、前記発光素子から出射され、光情報媒体で反射された光を受光する受光素子と、複数の光学素子が内部もしくは表面に形成された光学部材とを備え、前記発光素子から出射された光を前記光学部材を介して光情報媒体に導くとともに、光情報媒体で反射されてきた光を前記光学部材を介して前記受光素子に導く光ピックアップ装置であって、前記光学部材の前記光学素子が形成されていない部分の少なくとも一部に光を吸収する光吸収手段を設け、前記光吸収手段は、前記光学部材を構成する基板の外部表面または積層方向を向く界面に備えた吸収膜としてなり、前記吸収膜は、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２を少なくとも２層以上の組み合わせとして積層した多層膜構造からなるものであり、光吸収手段が不要な光を吸収して干渉をなくすことができる。また、基板とは別体として準備した吸収膜を適切な位置に配置することによって、不要な光の回収と光路側への干渉を防止する。更に、不要な光の回収と光路側への干渉を防止するという作用を有する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記吸収膜の多層膜構造は、光の入射方向に臨む最も外側の膜をＴｉとし、その膜厚が５０ｎｍ以上であって光の透過率がほぼ０としてなるものであり、光の吸収係数が大きいＴｉで最も外側の層を形成することによって、薄い膜厚で透過光をほぼ０にすることでき、不要な光の回収を可能にするという作用を有する。
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施の形態における光ピックアップ装置の概略縦断面図、図２はラミネートプリズムの各基板を分解して示す斜視図である。
【００１６】
図１において、集積光ヘッドの内部には、サブマウント５１とその上に搭載された半導体レーザチップ５２に沿う姿勢としてプリズム素子１が配置されている。このプリズム素子１は、図１においては下端側にフォトダイオード２を備えるとともに、図２に示すように、第１基板３，第２基板４，第３基板５，第４基板６，第５基板７，第６基板８を上から順に積層した構造を持つ。これらの第１〜第６基板３〜８はいずれもガラスを素材としたのであり、それぞれの積層面によって形成される界面の角度は半導体レーザチップ５２からのレーザの照射方向と４５°の角度をなす。
【００１７】
第２基板４には、第３基板５との界面側に反射膜４ａとビームスプリッター膜４ｂとを備えるとともに、第１基板３との界面側には３ビーム回折格子４ｃを設ける。第３基板５には、第４基板６との界面側にビームスプリッター膜５ａとＬＤモニタホログラム５ｂを備え、第２基板４側との界面には非点収差ホログラム５ｃを備え、更に上端面側には反射膜５ｄを備える。そして、第５基板７は偏光分離基板として機能するもので、各基板３〜７の４５°の光の入射及び反射面とは捩じれた姿勢の関係にある反射膜７ａと偏光分離膜７ｂを備えている。
【００１８】
一方、フォトダイオード２には、サーボセンサ２ａ，Ｓ偏光及びＰ偏光のための再生センサ２ｂ及びレーザモニタセンサ２ｃをそれぞれ設ける。
【００１９】
以上の第１〜第６基板２〜７は、図１に示すようにそれぞれの界面どうしのなす角度が４５°となるように積層されてフォトダイオード２の上に一体に積層されてプリズム素子１を構成する。
【００２０】
ここで、半導体レーザチップ５２からレーザが第２基板４の外から水平方向に照射されると、照射レーザは反射膜４ａによって上に直角に向きを変えて３ビーム回折格子４に達する。この３ビーム回折格子４ｃは、０次回折光（メインビーム）と±１次回折光（サイドビーム）との３個のビームに変換する。そして、これらのメインビームとサイドビームは、偏光選択性のあるビームスプリッター膜４ｂに入射する。
【００２１】
ビームスプリッター膜４ｂに入射した光のうち、このビームスプリッター膜４ｂを透過する光は、第３基板５のＬＤモニタホログラム５ｂに向かい、その後反射膜５ｄからフォトダイオード２のレーザモニタセンサ２ｃに向けて照射される。このレーザモニタセンサ２ｃは照射された光を検知することにより、半導体レーザチップ５２からの射出光をモニターする。
【００２２】
一方、ビームスプリッター膜４ｂによって反射されたメインビーム及びサイドビームのビーム成分は、第２基板４の上面を透過する。そして、この透過光は、光ディスク盤（図示せず）側に配置した対物レンズ（図示せず）に入射し、対物レンズの集光作用によって光ディスク盤の情報記録面に結像される。このとき、情報記録面上における２つのサイドビームの結像スポットは、メインビームの結像スポットを中心としてほぼ対称な位置に結像される。そして、情報記録面に対して、メインビーム及びサイドビームの結像スポットにより、情報の記録または再生信号及びトラッキングとフォーカシングのいわゆるサーボ信号の読出を行う。
【００２３】
光ディスク盤の情報記録面によって反射されたメインビーム及びサイドビームの戻り光は、再び第２基板４のビームスプリッター膜４ｂに入射する。このビームスプリッター膜４ｂは、入射面に対して平行な振動成分を有する光（Ｐ偏光成分）に対してほぼ１００％の透過率を有し、垂直な振動成分（Ｓ偏光成分）に対しては一定の反射率を持つ。
【００２４】
ビームスプリッター膜４ｂを透過した光は、第３基板５のビームスプリッター膜５ａに入射する。このビームスプリッター膜５ａも、第２基板４のビームスプリッター膜４ｂと同様に、Ｐ偏光成分に対して１００％の透過率を持ち、Ｓ偏光成分に対しては一定の反射率を持つものである。そして、ビームスプリッター膜５ａに達した光のうちこれを透過した光成分は、第５基板７の偏光性分離膜７ｂ及び反射膜７ａを経由して再生センサ２ｂに入射する。
【００２５】
また、ビームスプリッター膜５ａを透過しない光はこの部分で反射された後に非点収差ホログラム５ｃに向かい、これからサーボセンサ２ａに照射されてフォーカスエラーが非点収差法により行われ、トラッキングエラーが３ビーム法により行われる。
【００２６】
以上のように、半導体レーザチップ５２からレーザをプリズム素子１に入射させることで、光ディスク盤からの情報の読み取り及び再生が行われる。そして、この再生と同時にフォーカスエラー及びトラッキングエラーの検知が同時に実行される。
【００２７】
ここで、半導体レーザチップ５２からのレーザが第２基板４に照射された後には、図中に示すように明確に区分された光路を形成するのではなく、各基板３〜８の全てに拡散していき、プリズム素子１の全体から発光しているような外観となる。そして、各基板３〜８はガラス製であることから、これらの基板３〜８を外に抜けた透過光は光集積ヘッドの外郭材を形成している金属製のケースの内面に当たって反射し、プリズム素子１の中に再び入射することにもなる。
【００２８】
以上のことから、従来の技術の項でも述べたように、プリズム素子１に内部には迷光が発生することになり、これがサーボセンサ２ａ，再生センサ２ｂ及びレーザモニタセンサ２ｃに対する外乱を招く。これに対し、本発明では、このような迷光の発生を抑えるため、光ディスク盤側までの光の照射光路や各センサ２ａ，２ｂ，２ｃへの光路をパスする光に不要な光が干渉しないようにするため、照射された光を吸収する金属の吸収膜を所定の位置に設ける。
【００２９】
図３は各基板３〜８の分解側面図であって、第２基板４に第１吸収膜Ａと第２吸収膜Ｂとを形成した例を示す。これらの第１吸収膜Ａ及び第２吸収Ｂは、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ2のうちの少なくとも２つ以上を積層した組み合わせとしたものであり、たとえば、ＳｉとＴｉの２層としたり、Ｓｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの順に積層した５層の構成とすることができる。
【００３０】
ここで、第１吸収膜Ａ及び第２吸収膜Ｂは、図３の例では第２基板４と第３基板５との境界に形成されているが、これに代えてプリズム素子１の外面に設けたり、基板３〜８の他の境界の組み合わせ部分に設けるようにしてもよい。これらの第１吸収膜Ａ及び第２吸収膜Ｂの配置については、先に述べた光路についての干渉がないような配置とすることが基本である。なお、Ｓｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ等の形成は、蒸着法またはスパッタ法を用いればよい。また本実施の形態では積層構造を有するプリズム素子１を用いて光を所定の位置に導いていたが、積層構造を有しないものであっても、光を複数回反射もしくは屈折させて所定の位置に導く働きを有する光学部材であれば、本発明の吸収手段を適用することができる。
【００３１】
また、このような第１，第２吸収膜Ａ，Ｂを配置したものであれば、半導体レーザチップ５２からレーザが照射されるとき、図１に示したような光路が得られるように、不要な光が吸収膜によって全て吸収することができる。このとき、吸収膜は照射された光を全く反射することなく吸収してその光エネルギを熱エネルギに変換するので、光ディスク盤や各センサ２ａ〜２ｃにそれぞれ向かう光路への不要な光の干渉が避けられ、照射光に対する外乱を抑えることができる。したがって、光ディスク盤との間での情報の授受や各センサ２ａ〜２ｂへの情報の伝達の精度が向上し、高精度の光ピックアップ装置を得ることができる。
【００３２】
【実施例】
図４は光の入射方向によりＳｉ，Ｔｉの順に膜厚をＳｉを２９．２ｎｍ，Ｔｉを２００ｎｍとして形成したときの、入射光波長に対する反射率と透過率の特性を示す線図である。そして、半導体レーザチップ５２からのレーザ波長７９０ｎｍに対しても、反射率は１％以下で透過率は０であり、光の吸収膜として機能することが判る。
【００３３】
このような特性を持つ吸収膜を、図１においてプリズム素子１の側面５Ｅに一様に形成した場合では、ビームスプリッター４ｂを透過し、５Ｅ面に入射する光を吸収することができ、サーボセンサ２ａや再生センサ２ｂに入射する不要な光を回収できる。
【００３４】
図５は光の入射方向によりＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの順とした５層構造であって、それぞれの膜厚を、Ｓｉ＝２１．８ｎｍ，ＳｉＯ2＝１７．９ｎｍ，Ｔｉ＝２５．３ｎｍ，Ｓｉ＝３１．０，Ｔｉ＝２００ｎｍで形成したときの入射光波長に対する反射率と透過率の特性を示す線図である。このような５層構造においても、図４に示したＳｉ，Ｔｉの２層構造のものと同様の特性を示している。
【００３５】
ここで、不要な光は、どの方向から吸収膜に入射するかは特定することはできない。したがって、光の入射角が様々に変わっても、吸収膜による光吸収特性が維持されなければならない。
【００３６】
図６は図４のＳｉ，Ｔｉの２層構造及び図５のＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの順とした５層構造とした場合のＳ偏光及びＰ偏光に対する反射率を比較した線図である。なお、Ｓ及びＰの添え数字１は２層構造のもの、添え数字２は５層構造に対応している。
【００３７】
この線図から明らかなように、それぞれの層構造の吸収膜の入射角特性については、Ｓｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの５層構造のほうが２層構造のものよりも広い入射角特性を持つことが判る。したがって、不要な光の入射方向が一義的に推測できないか全くランダムに起きる現象として捉えられるのであれば、Ｓｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの５層構造の吸収膜とすることが有効となる。
【００３８】
また、光の透過率を０とするためには、光の入射方向から最外層に吸収係数が大きい層を形成すればよく、これは最外層としてＴｉを用いることによって可能である。すなわち、図７に示すように、Ｔｉの膜厚に対する透過率は、その膜厚が５０ｎｍ以上で透過率は３％以下になる傾向が明らかなので、吸収膜の透過率特性として有効に利用することができる。
【００３９】
以上は光の吸収膜をプリズム素子１の外面５Ｅに形成した場合の特性であるが、図８はたとえば図３に示したように第２基板４と第３基板５との境界に形成された場合の反射率と透過率の特性を示すものである。このとき、Ｓｉ＝１５．１ｎｍ，ＳｉＯ2＝３１．６ｎｍ，Ｔｉ＝１２．６ｎｍ，Ｓｉ＝２３．１，Ｔｉ＝２００ｎｍとしたものであり、外面５Ｅに形成した場合と同様の特性を持つことが確認された。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１，２の発明では、光情報媒体までの光路及びこれを読み取った後の受光素子までの光路に対して、光吸収手段が不要な光を吸収して干渉をなくすことができるので、光ディスク盤等からの情報の読み取り精度が更に一層向上し、画像や音声等の再生がより最適化される。また、基板とは別体として準備した吸収膜を適切な位置に配置しさえすれば、不要な光の回収と光路側への干渉が防止されるので、スパッタ法や蒸着法等の旧来の手法で簡単に吸収膜を形成した製品が得られ、Ｓｉ，Ｔｉ，ＳｉＯ２の限られた材料の組み合わせだけで不要な光の回収と光路側への干渉を防止することができる。
【００４３】
請求項３に記載の発明は、光の吸収係数が大きいＴｉを最外層に形成することによって、吸収膜が薄くても膜厚で透過光をほぼ０にすることができ、吸収膜の層厚を薄くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による光ピックアップ装置の概略縦断面図
【図２】基板を分解して示す概略斜視図
【図３】吸収膜を第２基板と第３基板との境界に形成する例を示すプリズム素子の分解側面図
【図４】図４は光の入射方向によりＳｉ，Ｔｉの順に膜厚をＳｉを２９．２ｎｍ，Ｔｉを２００ｎｍとして形成したときの、入射光波長に対する反射率と透過率の特性を示す線図
【図５】光の入射方向によりＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの順とした５層構造であって、それぞれの膜厚を、Ｓｉ＝２１．８ｎｍ，ＳｉＯ2＝１７．９ｎｍ，Ｔｉ＝２５．３ｎｍ，Ｓｉ＝３１．０，Ｔｉ＝２００ｎｍで形成したときの入射光波長に対する反射率と透過率の特性を示す線図
【図６】図４のＳｉ，Ｔｉの２層構造及び図５のＳｉ，ＳｉＯ2，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｔｉの順とした５層構造とした場合のＳ偏光及びＰ偏光に対する反射率を比較した線図
【図７】Ｔｉの膜厚に対する透過率の特性図
【図８】プリズム素子の中に吸収膜を形成した場合の反射率と透過率の特性を示す線図
【符号の説明】
１  プリズム素子
２  フォトダイオード
２ａ  サーボセンサ
２ｂ  再生センサ
２ｃ  レーザモニタセンサ
３  第１基板
４  第２基板
４ａ  反射膜
４ｂ  ビームスプリッター膜
４ｃ  ３ビーム回折格子
５  第３基板
５ａ  ビームスプリッター膜
５ｂ  ＬＤモニタホログラム
５ｃ  非点収差ホログラム
５ｄ  反射膜
６  第４基板
７  第５基板
７ａ  反射膜
７ｂ  偏光分離膜
８  第６基板
５１  サブマウント
５２  半導体レーザチップ
【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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