(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザと光検出器を有するエミッタ−レシーバ装置が光を記録媒体及び散乱手段に放出し、記録媒体により反射された光が検出器に送られる様に記録媒体を光学的に読み取る光学読み取りシステムにおいて、
前記エミッタ−レシーバ装置と前記記録媒体の間に位置している回析格子を備え、前記エミッタ−レシーバ装置のレーザからの光を記録媒体に送り、更に記録媒体から検出器に受かる光を前記回折格子により偏向し、
前記光エミッタ−レシーバ装置は半導体材料の積層を備え、該材料は積層の両側に積層がレーザーモードで動作する様に作られ更に積層の端を通り光ビームを放出する一番目の電流注入電極と二番目の電流注入電極を備え、電極の一方がストリップの形を有し、前記装置が前記端の境界に置かれ、該積層が積層の他の端に置かれた二番目の検出電極と共同して光検出器モードで動作する様に作られた少なくとも一つの一番目の検出電極と、該検出電極の下にありストリップの形の電極の下に位置している領域で光を横方向に誘導するための手段と、二つの電極の下に位置している積層の領域を光学的に減結合し更に電気的に絶縁するための手段を備え、
さらに、前記一番目の検出電極の傍に位置し一番目の検出電極に平行にある二番目の検出電極と、該二番目の検出電極の下にあり光を誘導するための手段と、二つの検出電極の下に位置し積層の領域を光学的に減結合し電気的に絶縁するための手段を備えていることを特徴とする、光学読み取りシステム。
【請求項２】
前記回析格子がほぼ線形で、同じ符号を有する回析の次数を起こすことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
該格子のレリーフが三つのレベルを有した銃眼模様を有しており、上側のレベルと位相推移を生じている下側のレベルの間の距離が動作波長に対し１８０°に等しいことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記格子のパターンが所定のピッチを有する格子であり、各レリーフがピッチの四分の一に等しい幅を有した二つの平らな領域により隣接したピッチが半分であり、中央部分に対しプラスマイナス９０°だけ入射波の表面の位相を推移した平面を有していることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記回析格子が種々のピッチを有する二つの並置された半分の格子を備え、該二つの半分の格子が分離している範囲は情報媒体の情報の流れの方向に直角であり、更に該エミッタ−レシーバ装置がレーザと、一番目の検出器と、二番目の検出器を備え、二つの格子の離れた範囲に直角に配列した方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
システムが焦点を合わせられる時、二つの半分の格子により送られるビームの軸に対し同じ側に検出器の配列の方向に沿ってオフセットされた位置を該検出器が有していることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
システムが焦点を合わされた時、検出器により受けられるビームのスポットが検出器の配列の方向の両側に位置していることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
前記回析格子が種々のピッチを有する二つの並置された半分の格子を備え、該二つの半分の格子の分離された範囲が情報媒体の情報の流れの方向に直角で有り、更にエミッタ−レシーバ装置がレーザと、一番目の検出器と、二番目の検出器を二つの格子の分離された範囲に平行に配列された方向に配置されて備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
システムが焦点を合わされた時、検出器により受けられるビームのスポットが検出器の配列の方向に対し同じ側に位置していることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
システムが焦点を合わされている時、検出器により受けられるビームのスポットが検出器のセンターに対し反対の方向で、検出器の配列の方向に沿ってオフセットされていることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１１】
二つの半分の格子の指線が二つの半分の格子の分離の範囲に対し９０°の角度差を構成していることを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１２】
検出器により与えられる信号を加える加算回路と；
検出器により与えられる信号をひき算する減算回路と；
検出器の信号の和が一番目の特定の値より大きい時加算回路により一番目の位置に置き、検出器の信号の和が二番目の値より小さい時加算回路により二番目の位置に置かれる減算回路に接続されているスイッチと；
該スイッチの一番目の位置に接続された焦点制御回路で、検出器からの信号の間の差を受け焦点制御回路上で動作する；
該スイッチの二番目の位置に接続されたトラック追従制御回路で、検出器からの信号の間の差を受け放射状のトラック追従動作を設定する制御回路上で動作する；
を備えた請求項５に記載のシステム。
【請求項１３】
記録媒体が光ディスクであることを特徴とする請求項１−１２のいずれか１つに記載のシステム。
【請求項１４】
前記エミッタ−レシーバ装置の積層が基板の上に形成され、更に二番目の電流注入電極と二番目の検出電極が積層を有する基板の面と同じ面にあるか又は反対の面にあることを特徴とする請求項１に記載の光学読み取りシステム。
【請求項１５】
二番目の電流注入電極と二番目の検出電極が同じ電極であることを特徴とする請求項１４に記載の光学読み取りシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光エミッタ−レシーバ装置に関し、その応用分野は記録媒体の光学読み取り用システムに関する。
【０００２】
本発明は特に光ディスクの読み取りに応用され、光学ピックアップ技術として従来の技術で周知の光学読み取りシステムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
光学ピックアップシステムは次のものから構成されている：
−光焦点システムとアクチュエータを組み合わせた下部部分で、これにより該光システムは読み取られるトラックが放射状に追従し焦点を合わせるように移動される；
−書き込み／読み取りレーザ源を組み合わせた上部部分；
−復帰ビームを検出器に向け直す少なくとも一つのスプリッタ；
−検出器が読み取り信号を取り出し、誤り信号及びトラック追従誤り信号に焦点を合わせるビームを隠し又は変形するための光学手段。
【０００４】
レーザ素子即ち素子は一般にガリウム砒素の基板の上に形成され、一方検出器はシリコン基板の上に形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は第一に上部部分にあるピックアップ部分に関している。検出器の機能をレーザチップの中に組み込むことにより調整作用が簡単に成り、素子の数が減少する。
【０００６】
ガリウム砒素の基板の上に形成された素子は検出器を形成することが知られている：電気通信の分野で、この特性は交互双方向通信（半二重通信）に使用されている。レーザダイオードは順方向にバイアスされ光を放出し、又は逆方向にバイアスされ受けた光に比例した光電流を出す。光学読み取りピックアップの分野では、ディスク上で反射された光は情報を読み取るためレーザに誘導された電流を変更することによりソースに正確に再度焦点が合わせられることを有効に使用することが提案されている。この方法は、順方向バイアスの信号の品質が不十分であり、焦点を合わせることと信号に追従するトラックを取り出す手段がないので正確に動作するシステムを形成するには使用されなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、それ故半導体材料の積層を備え、該材料は積層の両側に積層がレーザモードで動作する様に作られ更に積層の端を通り光ビームを放出する一番目の電流注入電極と二番目の電流注入電極を備え、電極の一方がストリップの形を有している光エミッタ−レシーバ装置であって、前記装置が前記端の境界に置かれ、該積層が積層の他の端に置かれた二番目の検出電極と共同して光検出器モードで動作する様に作られた少なくとも一つの一番目の検出電極と、該検出電極の下にありしかもストリップの形の電極の下に位置している領域で光を横方向に誘導するための手段と、二つの電極の下に位置している積層の領域を光学的に減結合し更に電気的に絶縁するための手段を備えていることを特徴とする光エミッタ−レシーバ装置に関している。
【０００８】
本発明は更に、エミッタ−レシーバ装置が光を記録媒体に放射し、該媒体により反射された光が少なくとも一つの検出器に送られるエミッタ−レシーバ装置を備えた記録媒体の光読み取りシステムに関する。
【０００９】
本システムはエミッタ−レシーバ装置の間に位置している様に設計されている回析格子を備え、レーザから記録媒体に受かる光を送り、更に記録媒体から少なくとも一つの検出器に受かる光を偏向することを特徴とする。
【００１０】
より詳細には、回析格子がほぼ線形で、同じ符号（例えば正）を有する回析の次数を起こすことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は最も一般的に使用されている実施態様の一つに基づく光ピックアップを示している。
【００１２】
光源Ｓから来るビームはビームスプリッタ１１及び光学焦点装置Ｆにより読み取られる記録媒体ＥＮＲに送られる。この記録媒体は該ビームをビームスプリッタ１１に反射し、該ビームスプリッタはビームの一部を検出器ＤＥＴに再度送る。帰路の時、スプリッタ１１の交差によりビーム内に焦点誤り信号を取り出すため有効に使用される一定の非点収差が生ずる。
【００１３】
図２ａは本発明によるエミッタ−レシーバ装置の実施態様の例を示している。この装置は半導体レーザを形成する半導体材料の積層ＥＭを有している。例えば、ＧａＡｓの基板の上に、ｎがドーピングされたＧａＡｌＡｓで作られた閉じ込め層と、ｎがドーピングされたＧａＡｌＡｓで作られた活性化層と、ｐがドーピングされたＧａＡｌＡｓで作られた他の閉じ込め層と、更にｐがドーピングされたＧａＡｓで作られた接触層を有している。両面には、電極Ｅ１及びＥ２により励弧電流が積層に注入される。電極Ｅ１はストリップの形を有している。このストリップの下では、案内手段によりこのストリップに平行な光が案内される。これらの案内手段は案内領域の両側の上の少なくとも上側の閉じ込め層内に陽子の注入の形をとっている。他の技術によれば、活性化層は顕微鏡岩石術によりエッチングされている。案内の方向に直角な装置の面は切断されている。レーザは領域Ｚ１に沿って光を放出する。
【００１４】
本発明によれば、電極Ｅ１の傍に置かれた電極Ｄ１が与えられている。電極Ｄ１の下では、案内手段により該光が積層Ｌ内に案内される領域Ｚ２に到達する。この積層は光検出器として動作することができ、電流は電極Ｄ１とＥ２の間で検出される。絶縁領域ＩＳの様な減結合手段により該検出器からレーザが電気的及び光学的に減結合される。
【００１５】
好ましくは、電極Ｄ１の接触領域は電極Ｅ１の接触領域より大きい。更に、電極Ｄ１は必ずしもストリップの形を有しない。
【００１６】
図２ａによれば、電極Ｅ２はレーザ部分と検出部分に共通しているが、二つの分離した電極である場合がある。次に、電極Ｅ２は積層ＥＭを支える基板と反対の面の上に示されている。しかし、積層を支える面の上にある様に配置することも可能である。二つの電極を有することが必要である：一方の電極はレーザの積層を有しており、他方の電極は検出器の積層を有している。
【００１７】
図２ｂはレーザＬと、二つの検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２を備えた素子を示している。この例示的な実施態様に基づく二つの検出器はレーザＬに対し同じ側に位置している。これらの電極は電気的に絶縁され、光学的に互いに減結合されている。
【００１８】
図３は記録媒体の光学的な読み取り用のシステムに対する図２の装置の応用例を示している。図２に関して記載した様なエミッタ−レシーバ装置は図３の左に概要を示している。レーザＬはビームを放出し、該ビームは回析格子ＲＺにより、記録システムＥＮＲの上に光の焦点を合わせる光学焦点システムＦに送られる。このシステムは光学焦点システムと格子ＲＺに向かい光を反射する。この格子ＲＺは特に回析光の特徴を有し該システムの光学軸の一方に位置している回析の次数のみ示している。言い換えれば、全てが同じ符号（例えば正）を有している回析の次数になる。（例えば）＋１である回析の次数は検出器ＤＥＴにより焦点が合わせられる。
【００１９】
例えば、回析格子は図４ａに示す様に形成されている。該回析格子は部分が三段階に成っている一連の線形の起伏の特徴を有している。低いレベルｐ１（起伏の特徴のくぼみ）と高いレベル（起伏の特徴のうね）の間の位相推移は処理される光に対しほぼπラジアンに等しい。指数が１．５である中位の表面の上でエッチングされる伝送モードの格子の場合、これは波長に等しいエッチングの深さに対応している。中間のレベルｐ２はレベルｐ１とレベルｐ３の間の中間の距離にある。図４の例では、レベルｐ１とｐ３の大きさは回析のピッチの四分の一に等しく、レベル２の大きさは回析のピッチの半分に等しい。回析のピッチはほぼ５μｍから２００μｍである（マイクロメータの数十倍の範囲）。
【００２０】
図４ａは二つの２進マスクを重ね合わせることにより作られることが興味のある格子のプロフィールのタイプを示している。図４ｂから図４ｄはこの格子が０次で２５％に等しい伝送（レーザ上で反射される光がかなり減少する）と−１次で完全にゼロに等しく伝送されることを示している。この格子は０次から最初の次数に向かう、即ちセルに向かう次数により伝送されない光の本質的な部分を回析する。
【００２１】
この種の回析は干渉光ビームによるホログラフィー技術により作ることができることは明らかである。
【００２２】
容積回析構造（ブラッグ格子）も−１次を取り除くことが可能である。
【００２３】
図５ａは二つの検出器が同じレーザの基板に統合されている実施態様の例を示している。これらの検出器はチップの同じ面により光を受け、該チップによりレーザが出される。使用されている素子は図２ｂに示すタイプのものである。ある変形によれば、レーザを検出器から技術的に離すことが可能であり、該検出器は該レーザから分離して作られている。
【００２４】
種々のピッチの二つのハーフ格子により作られた素子により、帰路の時記録媒体により反射される光の一部が収集され、それぞれの検出器に向かい該部分が再度向けられる。格子のプロフィールは任意に−１次と呼ぶ方向に回析されるあらゆる次数を打ち消す様に選択される。光学の規則として＋１次と−１次の間の非対称性は入射ビーム及び反射ビームに対し０次の同じ側で発生することが必要である。図５ａの平面では、これは光が往路及び帰路の両方に於て図の頂点に向かい部分的に偏向されることに相当している。往路で偏向される光は（偏向の角度が小さければ）ディスクで反射され、検出器と反対の側のＧａＡｓチップ面の上で該光学システムにより再び映像が作られる；往路で反射の後検出器に向かい偏向される非回析ビームに相当するメインの信号と該信号との間には干渉はない。この構造により効率的な焦点合わせを行う場合、反射後の非偏向ビームは入射ビームの逆の通路を正確に進み、放射面に焦点を結ぶ。この反射されたビームは小さな角度として反射され、偏向要素の位置決めは回転及び並進運動の両方に使用することができる。
【００２５】
図６ａは記録媒体ＥＮＲの平面が平面ｘｏｙに平行である斜視図を示している。二つのハーフ格子ＲＺ１，ＲＺ２はこの平面に平行である。二つのハーフ格子ＲＺ１，ＲＺ２を分離する線ＡＢは記録媒体の上で情報要素を読み取る方向にほぼ直角である軸ｏｙに平行である。レーザＬの放出面と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の検出面は（ｏｙに直角な）ｏｘに平行な方向に配置されている。
【００２６】
図５ｂによれば、検出器の信号は回路内で組み合わされ、記録媒体上に読み取り用のビームの焦点を設定する信号と、該媒体上に情報要素のトラックに追従する信号を与える。
【００２７】
焦点合わせの検出はフランス特許番号第２３２５９５３号に記載された焦点合わせ装置と同様な非対称なタイプである。しかし、本システムでは、該設定は二つのハーフ格子を偏向することにより生ずる二つのビームにより行われる。これらの二つのビームは光学焦点合わせシステムＦの瞳孔状の開口の半分の部分の二個に相当している。
【００２８】
該システムの焦点はずしを検出するため、検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２は該システムが焦点を合わせられる時受けるビームの軸に対し中心がずれている。図６ｂはレーザＬの放出面と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の検出面を示している。これらの装置は（図６ａの軸ｏｘに沿って）配置されている：記録媒体を反射した後、該光はシステムの焦点が合わされた時該光が検出器の上にスポットを作る様に検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２に向かう。これらのスポットの中心は検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２に対し同じ側の上で横に片寄っている（図６ｂ）。焦点はずれの場合、ビームは単独の検出器が照らされる（又は他のものより多く照らされる）様に、スポットを作る。ある方向に焦点はずれが生ずる時、検出器ＤＥＴ１が照らされ（図６ｃ），他の方向の焦点はずれは検出器ＤＥＴ２を照射する（図６ｄ）。
【００２９】
更にセンサＤＥＴ１及びＤＥＴ２により記録媒体の情報トラックに放射状の追従が生ずる。これを行うため（図６ｅ参照）システムの焦点が合わされた時、光スポットの中心は検出器の一方に対しては軸ｏｘの一方の側に片寄り（例えば検出器ＤＥＴ１に対しては頂点に向かい）、他方の検出器に対しては軸ｏｘの他方の側に片寄っている（検出器ＤＥＴ２に対しては底に向かう）。
【００３０】
二つのハーフ格子に対し逆方向に若干傾斜している場合、各検出器の若干上下にビームを作ることもできる。この傾斜は図６ａに示している。
【００３１】
図６ｆから判る様に、他の検出器が照射されず又は照射が少なくても、放射状のトラック追従誤りが検出器（例えばＤＥＴ２）の照射に生ずる。
【００３２】
焦点合わせ及びトラック追従動作の設定は同じ検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２により行われる。これを行うため、図６ｂ及び図６ｅに定める二つのオフセットは組み合わされ、システムの焦点が合わされた時図６ｇに示す様に検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の上にスポットを有する、即ち軸ｘに沿って検出器の同じ側に、更に軸ｘに直角に沿って検出器の両側にスポットを有している。
【００３３】
他の実施態様によれば、図６ａに関して記載した様に直角にする代わりｏｙに平行な方向に沿って配置したレーザ及び検出器の放射及び受容の面を有する様に設計することができる。
【００３４】
この場合、焦点合わせを設定するため、格子ＲＺ１及びＲＺ２により送出されるビームのスポットの中心は、システムの焦点が合わせられた時、検出器のラインに対し同じ側に片寄る。
【００３５】
トラック追従を調整するため、これらのスポットの中心は検出器に対し反対の方向で検出器の配列に平行（方向ｏｙ）に、即ち例えば検出器ＤＥＴ１の右及び検出器ＤＥＴ２に対しては左に片寄っている。
【００３６】
図７は検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２により与えられる信号の処理に対する回路の図を示している。回路ＡＤＤはこれらの信号に対し加算Ｄ１＋Ｄ２を行う。回路ＳＯＵはこれらの信号の間で差Ｄ１−Ｄ２を取る。
【００３７】
加算信号Ｄ１＋Ｄ２が閾値（最大値）より大きい時、これは光ディスク内で該ディスクのエッチングされない領域により反射されることに相当しており、スイッチＣはひき算回路ＳＯＵを焦点合わせ処理回路に接続する位置に置かれる。それ故、焦点合わせ処理回路は符号及び値Ｄ１−Ｄ２に基づく差Ｄ１−Ｄ２を受け、この回路は焦点設定装置（図示していない）で動作する焦点設定信号ＳＦを与える。
【００３８】
加算信号Ｄ１＋Ｄ２が閾値より小さい時、これは情報要素を備えた記録媒体の領域に対応している。スイッチＣは回路ＳＯＵをトラック追従放射状調整回路に接続する。この回路は符号とＤ１−Ｄ２の値に基づきトラック追従システム（図示していない）に動作を与える放射状の追従信号ＳＲを与える。
【００３９】
図８は前述の方法により放射状の誤り信号を取り出した実験的な結果を示している。加算信号の上側及び下側の半分の波の間に検出される放射状の誤り成分の間に振幅の大きな差が見える。反対に、焦点合わせ誤り信号は加算信号の大きさに比例し、典型的には加算信号の正の半分の波の間３倍大きい。
【００４０】
検出器の信号源Ｄ１＋Ｄ２が情報読み取りシステムとして使用できることは注目する必要がある。本発明のシステムには検出器ＤＥＴ１とＤＥＴ２をレーザと同じ素子内に統合する利点と、
−焦点合わせ；
−トラック追従；
−情報の読み取り；
用の二つの検出器のみを必要とする利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術で周知な記録媒体の光学読み取り用システム
【図２ａ】本発明による光エミッタ−レシーバ装置
【図２ｂ】本発明による光エミッタ−レシーバ装置
【図３】本発明による記録媒体の光学的読み取り用のシステム
【図４ａ】図３のシステムに適用できる格子の実施態様の例
【図４ｂ】図３のシステムに適用できる格子の実施態様の例
【図４ｃ】図３のシステムに適用できる格子の実施態様の例
【図４ｄ】図３のシステムに適用できる格子の実施態様の例
【図５ａ】焦点を設定し情報のトラックに追従する本発明に基づくシステムの実施態様の例
【図５ｂ】検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２により与えられる信号を使用するための回路を与えるシステム
【図６ａ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｂ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｃ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｄ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｅ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｆ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図６ｇ】本発明のシステムの動作と検出器ＤＥＴ１及びＤＥＴ２の位置を示す図
【図７】検出器ＤＥＴ１，ＤＥＴ２により与えられる信号を処理するための回路の例
【図８】得られた実験信号の例を示す図
【符号の説明】
１１  スプリッタ
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図６ｄ】
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【図６ｅ】
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【図６ｆ】
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【図６ｇ】
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【図７】
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【図８】
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