DE69613871T2

DE69613871T2 - Optische Einrichtung

Info

Publication number: DE69613871T2
Application number: DE69613871T
Authority: DE
Inventors: Masato Doi; Takashi Nakao; Hironobu Narui
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 2002-04-11
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JPH08235608A; SG52711A1; EP0729138B1; KR960032347A; EP0729138A3; US5703863A; DE69613871D1; EP0729138A2; TW309614B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein optisches Sauteil zur Verwendung beim Empfangen und Erfassen von zurückgeführtem Licht, das an einem optischen Aufzeichnungsträger, wie einer optischen Platte oder einer magnetooptischen Platte, in dessen Teil reflektiert wurde, der mit Licht von einem Lichtemissionsabschnitt bestrahlt wurde.
Bisher werden bei optischen Bauteilen wie bei einem optischen Plattenlaufwerk für eine Kompaktplatte (CD) oder einem optischen Aufnehmer für ein magnetooptisches Plattenlaufwerk optische Komponenten wie ein Gitter oder ein Strahlteiler individuell hergestellt, und demgemäß wird das optische Bauteil groß und zeigt einen komplizierten Aufbau. Darüber hinaus müssen derartige optische Komponenten, wenn sie auf einem Träger des optischen Bauteils als Hybridchips hergestellt werden, optisch mit extrem hoher Ausrichtungsgenauigkeit positioniert werden.
Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch den Lichtpfad von einfallendem Licht sowie den Lichtpfad von reflektiertem Licht in Bezug auf einen Reflexionspunkt auf einem Aufzeichnungsträger, z.B. einer optischen Platte. Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, wird bei einem optischen Aufnehmer 70, wie er derzeit kommerziell verfügbar ist, durch eine Objektivlinse 71 konvergiertes einfallendes Licht LF auf ein Aufzeichnungspit eines optischen Aufzeichnungsträgers, z.B. einer optischen Platte 71, gerichtet, wo es reflektiert wird und in drei Strahlflecke von gebeugtem Licht nullter Ordnung, gebeugtem Licht plus erster Ordnung und gebeugtem Licht minus erster Ordnung gebeugt wird, um dadurch reflektiertes Licht LR zu erzeugen. Die Strahlen des gebeugten Lichts interferieren miteinander, wodurch sich die Lichtintensität im Fernfeldmuster ändert, das durch das von der optischen Platte 72 zurückkehrende rückreflektierte Licht LR erzeugt wird, und der optische Aufnehmer 70 spielt ein auf der optischen Platte 72 aufgezeichnetes Signal unter Verwendung der Änderung der Lichtintensität ab.
Wenn ein Strahlfleck von auf die optische Platte fallendem Licht gegenüber einer oder einem Pit verschoben ist, wird zwischen dem gebeugten Licht plus erster Ordnung und dem gebeugten Licht minus erster Ordnung eine Intensitätsdifferenz erzeugt, wodurch ein asymmetrisches Fernfeldmuster erzeugt wird. Ein Gegentaktverfahren, das eines von gut bekannten Spurregelungsverfahren ist, nutzt den obigen Effekt, und es erzeugt mittels zweier Detektoren A und B den asymmetrischen Fernfeldmustern entsprechende Signale und erkennt den Versatz eines Strahlflecks durch Berechnen dieser Signale mittels einer Berechnungseinrichtung (nicht dargestellt).
Fig. 2 zeigt schematisch ein Beispiel eines optischen Aufnehmers. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, verfügt ein optischer Aufnehmer 91 über einen Halbleiterlaser 92, eine Kollimatorlinse 93, ein Gitter 94, einen polarisierenden Strahlteiler 95, eine Viertelwellenplatte 96, eine Fokussierlinse 97, eine Zylinderlinse 98 und ein Lichtempfangselement 99 in Form einer Fotodiode (PD). Ein vom Halbleiterlaser 92 emittierter Laserstrahl L durchläuft die Kollimatorlinse 93, das Gitter 94, den polarisierenden Strahlteiler 95, die Viertelwellenplatte 96 und die Fokussierlinse 97, und er wird auf eine optische Platte 100 gestrahlt. An dieser optischen Platte 100 reflektiertes Rücklauflicht wird durch den polarisierenden Strahlteiler 95 reflektiert und durch die Zylinderlinse 98 vom Lichtempfangselement 99 empfangen.
Wenn das optische Bauteil das Spurregelungssignal auf Grundlage des Gegentaktverfahrens erfasst, müssen optische Komponenten mit hoher Positionsgenauigkeit zusammengebaut sein, und die Toleranz gegen eine Querbewegung der Linse oder eine Radialverkippung der optischen Achse ist verringert.
Bei einem optischen Aufnehmer werden optische Komponenten individuell hergestellt, und die Größen derselben sind hoch, was eine hohe Ausrichtungsgenauigkeit erfordert.
Wenn Licht an einen Lichtemissionsabschnitt rückgeführt wird und Rücklauflicht erfasst wird, muss das Licht durch einen Strahlteiler oder ein Hologramm aufgeteilt werden, weswegen die im Lichtempfangsabschnitt empfangene Lichtmenge verringert ist.
Das Dokument EP-A-0 617 420, das sich im Oberbegriff des Anspruchs 1 widerspiegelt, offenbart einen optischen Kopf für eine Vorrichtung zum optischen Aufzeichnen und Wiedergeben, bei dem ein holografisches Beugungsgitter und ein Beugungsgitter im Lichtpfad zwischen dem Halbleiterlaserchip und den Fotodetektorbereichen vorhanden ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Angesichts des vorstehenden Gesichtspunkt ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil, wie einen optischen Aufnehmer, zu schaffen, bei dem die Anzahl von Zusammenbauvorgängen gesenkt werden kann und die Ausrichtung vereinfacht werden kann, die dazu erforderlich ist, optische Komponenten des optischen Bauteils für korrekte Wechselbeziehung einzustellen.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil zu schaffen, das vereinfacht und im Aufbau miniaturisiert werden kann.
Es ist noch eine andere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil zu schaffen, das einfach herstellbar ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil zu schaffen, bei dem der Energieverbrauch dadurch gesenkt werden kann, dass der Anteil von zu einem Lichtempfangsabschnitt zurückgeführtem Licht erhöht wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein optisches Bauteil zu schaffen, bei dem ein Signal durch ein Gegentaktverfahren bei hochgenauer Ausrichtung zuverlässig erfasst werden kann, um dadurch die Ausführung einer stabilen Spurregelung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe ist durch ein optisches Bauteil gemäß dem Gegenstand des beigefügten Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen sind in abhängigen Ansprüchen 2 und 3 definiert.
Gemäß der obigen Anordnung kann, wenn der Lichtempfangsabschnitt ein Signal mittels des Gegentaktverfahrens erfasst, Licht erfasst werden, das auf den beleuchteten Abschnitt fällt, d.h. diejenige Position, an der das vom Lichtemissionsabschnitt emittierte Licht den beleuchteten Abschnitt beleuchtet.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm, das die Reflexion und Beugung von Licht im System eines optischen Aufnehmers zeigt;
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm, das ein optisches System eines optischen Aufnehmers zeigt;
Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm, das die Reflexion und Beugung von Licht in einem System eines optischen Aufnehmers gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 4A und 4B sind Diagramme, die die Beziehung zwischen der Beleuchtungsposition eines Strahlflecks auf einer optischen Platte und der Verteilung von reflektiertem und gebeugtem Licht zeigen;
Fig. 4C ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Position der Mitte des Beleuchtungsstrahlflecks und der Ausgangsspannungdifferenz des Lichtempfangsabschnitts zeigt;
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm, das an der optischen Platte reflektiertes und gebeugtes Licht zeigt;
Fig. 6 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein optisches Bauteil gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen dem Versatz einer Linsenposition und dem Offsetwert eines Spurregelungssignals zeigt;
Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen einer Plattenverkippung und einem Offsetwert des Spurregelungssignals zeigt; und
Fig. 9 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein optisches Bauteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGS- BEISPIELE

Bevor ein erfindungsgemäßes optisches Bauteil beschrieben wird, wird nachfolgend eine Art beschrieben, gemäß der ein Spurregelungssignal durch ein optisches System, d.h. ein konfokales optisches System, erfasst wird, wie es verwendet wird, wenn das erfindungsgemäße optische Bauteil bei einem optischen System zum Lesen eines aufgezeichneten Signals von einem Aufzeichnungsträger, z.B. einer optischen Platte, angewandt wird.
Fig. 3 zeigt schematisch den Lichtpfad von einfallendem Licht und den Lichtpfad von reflektiertem Licht in Bezug auf einen Reflexionspunkt auf einem Aufzeichnungsträger, z.B. einer optischen Platte. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, wird bei einem erfindungsgemäßen optischen Aufnehmer 60 einfallendes Licht LF, das durch eine Objektivlinse 61 konvergiert wurde, an einem Aufzeichnungspit auf einen optischen Aufzeichnungsträger, z.B. eine optische Platte 62, gestrahlt, wo es reflektiert und gebeugt wird, um drei Strahlflecke von gebeugtem Licht nullter Ordnung, gebeugtem Licht plus erster Ordnung und gebeugtem Licht minus erster Ordnung zu erzeugen, um dadurch ähnlich wie in Fig. 1 reflektiertes Licht LR zu erzeugen. Strahlen des gebeugten Lichts interferieren miteinander, um die Lichtintensität in einem Fernfeldmuster zu ändern, das vom durch die optische Platte 62 zurückgeführten Reflexionslicht LR erzeugt wird.
Gemäß der Erfindung verfügt der optische Aufnehmer über mehrere Detektoren, z.B. Detektoren A, B, ähnlich wie in Fig. 1, und diese Detektoren A, B sind an einer Position angeordnet, an der das reflektierte Licht LR durch eine Konvergiereinrichtung wie eine Objektivlinse 61 konvergiert und fokussiert wird, d.h. nahe einem Konfokalpunkt, wie in Fig. 3 dargestellt, um so ein konfokales optisches System zu bilden.
Dabei ist der Fleckdurchmesser des auf die Detektoren A, B gestrahlten reflektierten Lichts LR verringert, und der Strahlfleck ist klein im Vergleich zum in Fig. 1 dargestellten Fall, weswegen das Spurregelungssignal mit kleineren Detektoren erfasst werden kann.
Der erfindungsgemäße optische Aufnehmer erfasst das Spurregelungssignal auf Grundlage des Gegentaktverfahrens, und es wird nun die Art beschrieben, gemäß der das Spurregelungssignal mittels des Gegentaktverfahrens erfasst wird.
Das Gegentaktverfahren kann das Spurregelungssignal dadurch erfassen, dass es am beleuchteten Abschnitt einer optischen Platte in deren Spurführungsgraben reflektiertes und gebeugtes Licht als Ausgangssignaldifferenz zwischen zwei Lichtempfangsabschnitten, die symmetrisch auf einer Doppelfotodiode PD positioniert sind, berechnet.
Die Fig. 4A und 4B zeigen schematisch die Beziehung zwischen der Position eines auf die optische Platte gestrahlten Lichtflecks und der Verteilung von reflektiertem und gebeugtem Licht. Wenn die Mitte des Beleuchtungsstrahlflecks und die Mitte des Führungsgrabens (Grabenabschnitt) zusammenfallen, wie in Fig. 4A dargestellt, kann eine symmetrische Verteilung von reflektiertem und gebeugtem Licht erhalten werden, und die Intensitäten der durch zwei Fotodioden PD (C, D) erfassten Strahlen stimmen miteinander überein. Wenn die Mitte des Beleuchtungsstrahlflecks, der Führungsgraben und ein Zwischenbereich (erhabener Bereich) übereinstimmen, kann eine symmetrische Verteilung von reflektiertem und gebeugtem Licht ähnlich wie gemäß Fig. 4A erzielt werden, und die Intensitäten der durch die zwei Fotodioden PD empfangenen Strahlen stimmen überein. Wenn dagegen die Mitte des Beleuchtungstrahlflecks nicht mit der Mitte des Grabenbereichs oder des erhabenen Bereichs übereinstimmt, wird eine asymmetrische Verteilung von Beugungslicht erhalten, und demgemäß stimmen die Intensitäten der von den zwei Fotodioden PD empfangenen Strahlen nicht überein.
Fig. 4C ist ein Charakteristikdiagramm, das die Beziehung zwischen der Position der Mitte des Beleuchtungsstrahlflecks und der Ausgangssignaldifferenz der Lichtempfangsabschnitte zeigt. Wie in Fig. 4C dargestellt ist, ist die Differenz zwischen den Ausgangssignalen, wie sie von den zwei Lichtempfangsabschnitten ausgegeben werden, wenn der Beleuchtungsstrahlfleck eine Spur überquert, eine Sinuskurve.
Die Art, gemäß der ein Spurregelungssignal mittels des oben beschriebenen Gegentaktverfahrens erfasst wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 5 vollständiger beschrieben. Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm von an der optischen Platte reflektiertem und gebeugtem Licht. Wenn die Spurganghöhe P gleich groß ist wie die Größe des Strahlflecks, sieht der Führungsgraben wie ein Beugungsgitter aus. Genauer gesagt, überlappen dabei die Phasen der Lichtstrahlen in der Richtung, die der Bedingung PsinΘ = Nλ (N ist eine ganze Zahl) genügt, und demgemäß nimmt die Lichtintensität zu. Anders gesagt, ändert sich im Gebiet, in dem gebeugtes Licht nullter Ordnung, gebeugtes Licht plus erster Ordnung und gebeugtes Licht minus erster Ordnung einander überlappen, die Intensitätsverteilung des Strahlflecks auf Grund eines durch eine Spurverschiebung erzielten Interferenzeffekts. Daher kann das Spurregelungssignal erfasst werden, wenn der Detektor mit der Doppelfotodiode ID im obigen Gebiet angeordnet wird, um die Differenz zwischen diesen Ausgangssignalen zu erfassen. Dabei wird die Stärke des Spurregelungssignals dann am größten, wenn die Tiefe des Führungsgrabens λ/8n betrifft, während dann, wenn die Tiefe des Führungsgrabens λ/4n betrifft, Lichtstrahlen im gebeugten Licht, die miteinander interferieren, einander aufheben, wodurch die Stärke des Spurregelungssignals null wird.
Nachfolgend wird ein erfindungsgemäßes optisches Bauteil unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Fig. 6 ist eine perspektivische Teilansicht, die schematisch ein erfindungsgemäßes optisches Bauteil veranschaulicht. Bei diesem Beispiel 1 ist ein Aufzeichnungsträger eine optische Platte mit einem beleuchteten Bereich 2 mit Aufzeichnungspits und das erfindungsgemäße optische Bauteil ist bei einem optischen Aufnehmer zum Auslesen eines aufgezeichneten Signals durch Aufstrahlen von Laserstrahlen auf diese optische Platte angewandt.
Wie es in Fig. 6 dargestellt ist, verfügt das optische Bauteil über ein optisches Element 10 mit einem Halbleitersubstrat 1, einem Lichtemissionsabschnitt 4 aus einem Halbleiterlaser LD, dessen Resonatorlängsrichtung sich entlang der Substratfläche des Halbleitersubstrats 1 erstreckt, und einem Reflexionsspiegel M, der an einer Austrittsstirnfläche des Halbleiterlasers LD angeordnet ist, eine Konvergiereinrichtung 3 aus optischen Komponenten wie einer Linse und einen Lichtempfangsabschnitt 5 aus zwei Fotodioden PD (PD&sub1;, PD&sub2;), wobei vom Lichtemissionsabschnitt 4 emittiertes Licht durch die Konvergiereinrichtung 3 auf den beleuchteten Bereich 2 der optischen Platte oder dergleichen konvergiert wird. Am beleuchteten Bereich 2 reflektiertes Rücklauflicht LR wird durch die gemeinsame Konvergiereinrichtung 3 konvergiert und zum optischen Element 10 rückgeführt. Der Lichtempfangsabschnitt 5 im optischen Element 10, d.h. die Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2;, sind im Halbleitersubstrat 1 auf der Seite entgegengesetzt zum Halbleiterlaser LD nahe dem Konfokalpunkt auf der anderen Seite des Reflexionsspiegels M angeordnet.
Das Rücklauflicht LR wird durch die Konvergiereinrichtung 3 bis im Wesentlichen zur Lichtbeugungsgrenze (d.h. bis zur Beugungsgrenze der Linse) konvergiert, und der Lichtempfangsabschnitt 5 wird so angeordnet, dass zumindest ein Teil der Lichtempfangsfläche jeder der Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2; innerhalb dieser Lichtbeugungsqrenze liegt, d.h. der Weg des vom Lichtemissionsabschnitts 4 emittierten Lichts, das die Bezugsebene zum Anordnen der Lichtempfangsfläche schneidet, ausgehend von der optischen Achse wird 1,22 λ/NA, wobei λ die Wellenlänge des vom Lichtemissionsabschnitt 4 emittierten Lichts repräsentiert und NA die numerische Apertur der Konvergiereinrichtung 3 repräsentiert.
Auch wird der Durchmesser auf der Lichtempfangsfläche des Lichtempfangsabschnitts 5 vom Lichtemissionsabschnitt 4 empfangenen Licht LF kleiner gemacht als der Durchmesser der Lichtbeugungsgrenze, und die effektive Lichtempfangsfläche des Lichtempfangsabschnitts 5 wird außerhalb des Durchmessers des Emissionslichts LF positioniert. Wenn der Lichtemissionsabschnitt 4 einen Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet, weist das von einem derartigen Lichtemissionsabschnitt 4 emittierte Licht einen Durchmesser von ungefähr 1 bis 2 um auf. Wenn die Konvergiereinrichtung 3 eine numerische Apertur NA von ungefähr 0,09 bis 0,1 aufweist und das emittierte Licht eine Wellenlänge λ von ungefähr 780 nm aufweist, wird die Beugungsgrenze ungefähr 1,22 λ/NA = 10 um.
Nun wird eine Art beschrieben, gemäß der das optische Element 10 durch selektive MOCVD (metallorganische chemische Dampfniederschlagung) hergestellt wird.
Den Halbleiterlaser LD aufbauende Halbleiterschichten werden epitaktisch auf einem Halbleitersubstrat 1 von erstem Leitungstyp abgeschieden. Genauer gesagt, wird, was jedoch nicht dargestellt ist, auf dem Halbleitersubstrat 1 eine laminierte Halbleiterschicht 6 hergestellt, bei der eine erste Mantelschicht vom selben Leitungstyp wie dem des Halbleitersubstrats 1, eine aktive Schicht und eine zweite Mantelschicht von einem zweiten Leitungstyp, verschieden von dem der ersten Mantelschicht, sequenziell epitaktisch durch ein geeignetes Verfahren wie MOCVD abgeschieden werden.
Dann wird die laminierte Halbleiterschicht 6 durch RIE (reaktives Ionenätzen) in ihrem Bereich abgeätzt, in dem schließlich zumindest der Reflexionsspiegel M und die Fotodioden PD ausgebildet werden, während ein Teil der die laminierte Halbleiterschicht 6 aufbauenden Halbleiterschichten als Halbleiterlaser LD verbleibt. Geätzte Flächen, d.h. zwei Kristallflächen der laminierten Halbleiterschicht 6, sind Resonatorflächen, und zwischen den zwei Flächen ist ein Horizontalresonator des Halbleiterlasers LD ausgebildet. In diesem Fall werden über den Bereich hinweg, in dem der Horizontalresonator des Halbleiterlasers LD schließlich ausgebildet wird, Stromsperrbereiche durch Implantieren von Fremdstoffionen ausgebildet.
Dann wird eine Maskierungsschicht in Form einer isolierenden Schicht für selektive MOCVD auf dem Halbleitersubstrat 1 abgeschieden, um die auf dem Halbleitersubstrat 1 verbliebene Halbleiterschicht 6 zu maskieren, d.h. demjenigen Bereich, in dem der Halbleiterlaser LD ausgebildet wird.
Auf dem Halbleitersubstrat 1 wird auf dessen Bereich, der nicht durch die Maskierungsschicht maskiert ist, durch selektive MOCVD eine erste Halbleiterschicht von z.B. erstem Leitungstyp abgeschieden, und eine zweite Halbleiterschicht von zweitem Leitungstyp wird selektiv durch Eindiffundieren von Fremdstoffen auf der Oberseite der ersten Halbleiterschicht abgeschieden. Die erste und die zweite Halbleiterschicht verfügen über die Fotodioden PD (PD&sub1;, PD&sub2;), die den Lichtempfangsabschnitt 5 bilden.
In diesem Fall wird, wenn die erste Halbleiterschicht selektiv epitaktisch abgeschieden wird, der Reflexionsspiegel M als spezielle Kristallebene erzeugt, und er ist als schräge Ebene einer atomaren Fläche mit hervorragender Morphologie ausgebildet. Daher verfügt der Reflexionsspiegel M über eine Neigung mit vorbestimmtem Winkel zwischen ihm und der Oberfläche des Halbleitersubstrats 1. Diese Kristallebene wird dadurch als spezielle Kristallebene ausgebildet, dass die Oberseite des Halbleitersubstrats 1 und die Richtung des Horizontalresonators des Halbleiterlasers LD ausgewählt werden.
Das optische Element 10 kann durch andere Verfahren hergestellt werden. Das heißt, dass nach dem Herstellen der laminierten Halbleiterschicht 6 auf dem Halbleitersubstrat 1 ein Graben, dessen eine Fläche als vertikale Ebene ausgebildet ist, und dessen andere Fläche als schräge Ebene ausgebildet ist, durch ein geeignetes Verfahren wie RIE hergestellt wird. Die vertikale Ebene wird als eine Fläche des Horizontalresonators des Halbleiterlasers LD verwendet. Darüber hinaus wird auf der schrägen Ebene, nachdem der Graben hergestellt wurde, der Reflexionsspiegel M als metallischer Film oder als dielektrischer Mehrschichtfilm hergestellt.
Beim insoweit aufgebauten optischen Bauteil wird vom Halbleiterlaser LD emittiertes Licht durch den Reflexionsspiegel M reflektiert, und es wird zu vom Lichtemissionsabschnitt 4 emittiertem Licht LF. Dieses Licht LF wird durch die Konvergiereinrichtung 3 konvergiert, auf den beleuchteten Bereich 2 der optischen Platte gestrahlt und an den im beleuchteten Bereich 2 der optischen Platte ausgebildeten Aufzeichnungspits auf dieselbe Weise wie beim in Fig. 3 dargestellten Beispiel reflektiert und gebeugt. Dann durchläuft das reflektierte und gebeugte Licht einen Lichtpfad mit derselben Achse wie das emittierte Licht LF, das noch nicht reflektiert wurde. Rücklauflicht LR vom beleuchteten Abschnitt 2 verfügt über einen Strahlfleck mit einem Durchmesser, der durch die Beugungsgrenze bestimmt ist, und es wird vom um den Lichtemissionsabschnitt 4 herum ausgebildeten Lichtempfangsabschnitt 5 empfangen. Die Fotodioden PD (PD&sub1;, PD&sub2;) des Lichtempfangsabschnitts 5 sind auf dem Halbleitersubstrat 1 an einer Position nahe dem Halbleiterlaser LD, d.h. auf derjenigen Seite des Halbleitersubstrats 1, auf der der Reflexionsspiegel M angeordnet ist, vorhanden. In diesem Fall liegen die Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2; innerhalb des Position des Strahlflecks mit dem durch die Beugungsgrenze bestimmten Durchmesser.
Es werden Signale berechnet, wie sie von den zwei Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2; erzeugt werden, wenn diese mit dem Rücklauflicht LR beleuchtet werden, und durch das Gegentaktverfahren wird ein Spurregelungssignal bestimmt. Auch wird aufgezeichnete Information von der optischen Platte ausgelesen, d.h. durch die Gesamtheit der Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2; wird von der optischen Platte ein HF-Signal erfasst.
Ein optisches Bauteil mit einem optischen Element 10, bei dem der Lichtemissionsabschnitt 4 und der Lichtempfangsabschnitt 5 auf einem einzelnen Halbleitersubstrat 1 ausgebildet sind, wie in Fig. 6 dargestellt, und ein optisches Bauteil, bei dem der Halbleiterlaser 92 des Lichtemissionsabschnitts und das Lichtempfangselement 99 des Lichtempfangsabschnitts gesondert angeordnet sind, wie in Fig. 2 dargestellt, werden miteinander verglichen, d.h. es werden Offsetwerte (Offset gegenüber einem korrekten Spurregelungssignal) miteinander verglichen, wie sie in den Spurregelungssignalen von den obigen zwei optischen Bauteilen erzeugt werden, wenn die Linsenposition versetzt ist oder die optische Platte gekrümmt oder verkippt ist.
Zunächst wurden Offsetwerte verglichen, wie sie in Spurregelungssignalen erzeugt werden, die durch das Gegentaktverfahren mittels des Detektors mit den zwei Fotodioden PD&sub1;, PD&sub2; berechnet wurden, wenn die Linse, d.h. die Konvergiereinrichtung 3, in der Querrichtung versetzt ist, d.h. der durch einen Pfeil "x" in Fig. 6 gekennzeichneten Richtung. Fig. 7 ist ein Kurvenbild, das durch einen derartigen Vergleich erhaltene Messwerte zeigt.
In Fig. 7 repräsentiert die vertikale Achse den Anteil (%) des im Spurregelungssignal beobachteten Offsets relativ zum korrekten Spurregelungssignal, wie es durch das Gegentaktverfahren berechnet wurde, und die horizontale Achse repräsentiert den Versatzwert (um) der Linsenposition. Nicht ausgefüllte Kreise in Fig. 7 kennzeichnen Messergebnisse für den Offset im Spurregelungssignal des optischen Bauteils gemäß dem Beispiel 1, und massive Kreise kennzeichnen Messergebnisse des Offsets im Spurregelungssignal gemäß den bekannten optischen Bauteilen.
Eine Untersuchung der Fig. 7 ergibt, dass der im Spurregelungssignal vom optischen Bauteil gemäß dem Beispiel 1 erzeugte Offsetwert null betrug, wenn die Linsenposition 200 um versetzt war, während der im Spurregelungssignal vom herkömmlichen optischen Bauteil erzeugte Offsetwert ungefähr 0,25 betrug, wenn die Linsenposition um 100 um versetzt war.
Ferner wird im Spurregelungssignal ein Offset erzeugt, wenn die optische Platte verkippt ist, wie oben beschrieben. Es wurden die Offsetwerte miteinander verglichen, wie sie in Spurregelungssignalen erzeugt wurden, die durch das Gegentaktverfahren vom herkömmlichen optischen Bauteil und vom erfindungsgemäßen optischen Bauteil berechnet wurden, wenn die optische Platte nach vorne oder hinten um eine Rotationsache einer Linie verkippt war, die durch die Mitte der optischen Platte ging, wie durch einen Pfeil "a" in Fig. 6 gekennzeichnet. Fig. 8 ist ein Kurvenbild, das durch einen derartigen Vergleich erhaltene Messergebnisse zeigt.
In Fig. 8 kennzeichnet die horizontale Achse die Neigung (%) der optischen Platte in Bezug auf die horizontale Richtung, und die vertikale Achse kennzeichnet den Anteil (%) des im Spurregelungssignal beobachteten Offsetwerts relativ zum durch das Gegentaktverfahren berechneten korrekten Spurregelungssignal. Nicht ausgefüllte Kreise in Fig. 8 kennzeichnen Messergebnisse des Offsets im Spurregelungssignal des optischen Bauteils gemäß dem Beispiel 1, und ausgefüllte Kreise kennzeichnen Messergebnisse des Offsets im Spurregelungssignal des bekannten optischen Bauteils.
Aus Fig. 8 ist es erkennbar, dass der im Spurregelungssignal vom erfindungsgemäßen optischen Bauteil erzeugte Offsetwert erheblich klein im Vergleich mit demjenigen beim herkömmlichen optischen Bauteil ist und dass erhöhte Toleranz gegen radiale Verkippung einer optischen Platte besteht.
Wie oben beschrieben, kann das optische Bauteil gemäß dem Beispiel 1 die Toleranz gegenüber einem Versatz der Linsenposition und einer Krümmung der radialen Verkippung einer optischen Platte im Vergleich zum Fall bei einem herkömmlichen optischen Bauteil erhöhen. Daher kann das optische Bauteil gemäß dem Beispiel 1 auf stabile und genaue Weise eine Anzahl von Signalen erfassen, wie das Spurregelungssignal oder das HF-Signal, das sich beim Lesen von aufgezeichneter Information von der optischen Platte ergibt.
Gemäß der Erfindung sind der Lichtemissionsabschnitt und der Lichtempfangsabschnitt auf einem Halbleitersubstrat ausgebildet, weswegen die Abmessungen des gesamten optischen Aufnehmers verkleinert werden können.
Ferner durchläuft das Rücklauflicht vom beleuchteten Bereich denselben Lichtpfad wie das emittierte Licht. Daher kann die Ausrichtung optischer Komponenten auf einfache Weise erfolgen und der Anteil des Lichts, das zum Lichtemissionsabschnitt zurückgeführt wird, kann erhöht werden.
Ferner kann das erfindungsgemäße optische Bauteil die Toleranz gegenüber einem Versatz der Linsenposition und einer Krümmung oder Verkippung einer optischen Platte vergrößern, und es kann das Spurregelungssignal auf stabile Weise erfassen.
Das optische Bauteil gemäß dem Beispiel 1 verfügt über einen einzelnen Lichtemissionsabschnitt und einen einzelnen Lichtempfangsabschnitt, die auf einem einzigen Halbleitersubstrat hergestellt sind. Jedoch kann das Prinzip der Erfindung in ähnlicher Weise bei einer Variante angewandt werden, bei der auf einem einzigen Halbleitersubstrat mehrere Lichtemissionsabschnitte und Lichtempfangsabschnitte ausgebildet sind.

Beispiel 2

Fig. 9 zeigt ein optisches Bauteil gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, sind auf einem einzigen Halbleitersubstrat 20 drei optische Elemente 21, 22, 23 mit jeweils einem Lichtemissionsabschnitt mit einem Halbleiterlaser LD und einem Reflexionsspiegel M sowie ein Lichtempfangsabschnitt mit Fotodioden PD ausgebildet.
Als den Lichtempfangsabschnitt aufbauende Fotodioden PD verfügt das optische Element 21 über eine Fotodiode PD&sub1;, das optische Element 22 verfügt über zwei Fotodioden PD2A, PD2B, und das optische Element 23 verfügt über eine Fotodiode PD&sub3;.
Das in der Mitte des Lichtempfangsabschnitts liegende optische Element 22 hat die Form zweier Komponenten, die dadurch erhalten werden, dass die Fotodiode PD zweigeteilt wird, um ein Spurregelungssignal auf Grundlage des Gegentaktverfahrens zu erfassen, und es wird auch zum Erfassen des HF-Signals verwendet.
Die an den jeweiligen Enden des Lichtempfangsabschnitts liegenden optischen Elemente 21, 23 werden zum Erfassen eines Fokusregelungssignals auf Grundlage eines sogenannten Abstandsdifferenzverfahrens verwendet.
Die optischen Elemente 21, 22, 23 werden auf dieselbe Weise wie das optische Element 10 beim optischen Bauteil gemäß dem Beispiel 1 hergestellt. Genauer gesagt, werden die laminierte Halbleiterschicht mit sequenziell hergestellten Halbleiterschichten, um den Lichtemissionsabschnitt, den Reflexionsspiegel M und die erste und zweite Halbleiterschicht mit den Fotodioden PD des Lichtempfangsabschnitts zu bilden, auf dem Halbleitersubstrat 20 hergestellt, was jedoch nicht dargestellt ist.
Von den jeweiligen Lichtemissionsabschnitten emittierte Laserstrahlen LF (durch gestrichelte Linien in Fig. 9 dargestellt) werden durch die Konvergiereinrichtung 3 aus einer Linse oder dergleichen konvergiert und auf den beleuchteten Bereich 2 der optischen Platte oder dergleichen gestrahlt. Dabei werden, wie es in Fig. 9 dargestellt ist, Laserstrahlen LF an drei Positionen auf den beleuchteten Bereich 2 gestrahlt. Insoweit aufgestrahlte Laserstrahlen werden am beleuchteten Abschnitt 2 reflektiert und werden zu Rücklauflaserstrahlen LR (durch feine Linien in Fig. 9 dargestellt).
Die Rücklauflaserstrahlen LR kehren über Lichtpfade zu den optischen Elementen 21, 22, 23 zurück, die jeweils dieselbe optische Achse wie die jedes der emittierten Laserstrahlen LF aufweisen, und sie werden in den Lichtempfangsabschnitt eingeleitet. Der Lichtpfad eines vom mittleren optischen Element 22 emittierten Laserstrahls LF und der Lichtpfad eines zum mittleren optischen Element 22 zurückgeführten Rücklauflaserstrahls LR sind einander im Wesentlichen gleich.
Dabei liegt der Lichtempfangsabschnitt im mittleren optischen Element 22 nahe dem Konfokalpunkt des Rücklauflaserstrahls LR vom beleuchteten Bereich 2.
Ferner kann das mittlere optische Element 22 ein Spurregelungssignal gemäß dem Gegentaktverfahren dadurch bestimmen, dass es Signale berechnet, wie sie von seinen zwei Fotodioden PD2A, PD2B erfasst wurden.
Die optische Elemente 21, 23 am jeweiligen Ende können ein Fokusregelungssignal auf Grundlage des Abstandsdifferenzverfahrens bestimmen. Das Fokusregelungssignal des mittleren optischen Elements 22, d.h. die Weise, gemäß der Laserstrahlen auf den beleuchteten Bereich 2, der aus dem optischen Aufzeichnungsträger wie der optischen Platte besteht, fokussiert werden, kann dadurch bestimmt werden, dass die Lichtmengen bestimmt werden, wie sie vom am jeweiligen Ende angeordneten optischen Element 21, 23 erfasst werden, d.h., es wird die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der Fotodioden PD&sub1;, PD&sub3; des Lichtempfangsabschnitts ermittelt. Genauer gesagt, wird davon ausgegangen, dass die am jeweiligen Ende angeordneten optischen Elemente 21, 23 dieselbe Lichtempfangsfläche zum Empfangen von Rücklauflicht LR, d.h. denselben Lichtempfangswert, d.h. dasselbe Erfassungsausgangssignal aufweisen, wenn vom mittleren optischen Element 22 emittiertes Licht LF korrekt auf den beleuchteten Bereich 2 fokussiert wird. Wenn bei der vorstehenden Anordnung das vom mittleren optischen Element 22 emittierte Licht LF nicht genau auf den beleuchteten Bereich 2 fokussiert ist, wird ein Strahlfleck des Rücklauflichts LR, entsprechend der Fokussierung auf den effekten Lichtempfangsbereich eines optischen Elements 21, groß, und der andere Strahlfleck des Rücklauflichts LR entsprechend der Fokussierung auf den effektiven Lichtempfangsbereich des anderen optischen Elements 23, wird klein, und umgekehrt. Anders gesagt, ändern sich die Intensitäten der erfassten Ausgangssignale der Lichtempfangsabschnitte der optischen Elemente 21, 23 umgekehrt zueinander.
Die Art, gemäß der vom mittleren optischen Element 22 emittiertes Licht LF auf den beleuchteten Bereich 2 fokussiert wird, kann dadurch erkannt werden, dass die Differenz zwischen den erfassten Ausgangssignalen ermittelt wird, und das ermittelte Signal kann als Fokusregelungssignal verwendet werden.
Wenn beim in Fig. 9 dargestellten optischen Bauteil das Halbleitersubstrat 20 mit den darauf hergestellten optischen Elementen in Bezug zum beleuchteten Bereich 2 und zur Konvergiereinrichtuag 3 geneigt ist, wird das Rücklauflicht LR schräg in die Lichtempfangsfläche der Fotodiode eingeführt. Daher können die Lichtempfangsfläche und die Menge des empfangenen Lichts dadurch erhöht werden, dass der Durchmesser des Strahlflecks vergrößert wird, wodurch die Fotodioden PD&sub1;, PD&sub3; an den optischen Elementen 21, 23, die am jeweiligen Ende angebracht sind, das Fokusregelungssignal genauer erfassen können.
Da beim optischen Bauteil gemäß dem Beispiel 2 der Lichtemissionsabschnitt und der Lichtempfangsabschnitt auf einem einzelnen Halbleitersubstrat ausgebildet sind und der Lichtempfangsabschnitt nahe dem Konfokalpunkt des Rücklauflichts vom beleuchteten Bereich ausgebildet ist, ähnlich wie beim optischen Bauteil gemäß dem Beispiel 1, können die Abmessungen des optischen Aufnehmers verkleinert werden, die Ausrichtung optischer Komponenten kann vereinfacht werden und das Spurregelungssignal kann auf stabile Weise ermittelt werden, d.h. es können Effekte ähnlich wie beim Beispiel 1 erzielt werden.
Beim erfindungsgemäßen optischen Bauteil können am jeweiligen Ende angeordnete optische Elemente das Fokusregelungssignal erfassen, und das Halbleitersubstrat ist geneigt, um es so zu ermöglichen, das Rücklauflicht schräg in die Lichtempfangsfläche eingeführt wird. Daher kann die Menge empfangenen Lichts vergrößert werden, und demgemäß kann das Fokusregelungssignal stabil und genau erfasst werden.
Ferner verfügt ein Signal über vergrößerten Informationsgehalt, und es können verschiedene Signale erfasst werden, da die Intensitätsverteilung des Lichts durch mehrere Lichtempfangsabschnitte erfasst werden kann.
Wie oben beschrieben, kann, gemäß der Erfindung, die Größe des gesamten optischen Aufnehmers verringert werden und die Anzahl optischer Komponenten kann gesenkt werden, um es zu ermöglichen, ein optisches Bauteil zu miniaturisieren, da der Lichtempfangsabschnitt nahe dem Konfokalpunkt von zum Lichtemissionsabschnitt zurückgeführtem Licht angeordnet ist und der Lichtemissionsabschnitt und der Lichtempfangsabschnitt auf einem einzelnen Substrat ausgebildet sind.
Emittiertes Licht und Rücklauflicht durchlaufen denselben Pfad mit derselben optischen Achse, und demgemäß kann das optische System vereinfacht werden. Außerdem kann die Positionseinstellung vereinfacht werden. Darüber hinaus kann der Anteil des zum Lichtempfangsabschnitt zurückgeführten Lichts im Vergleich zum Fall erhöht werden, bei dem Licht durch einen Strahlteiler oder dergleichen aufgeteilt wird, und demgemäß kann die Menge an empfangenem Licht erhöht werden.
Daher kann dieselbe Menge an empfangenem Licht bei kleinerer Laserleistung erhalten werden, und es kann der Energieverbrauch des optischen Bauteils gesenkt werden.
Ferner kann, da Licht nahe dem Konfokalpunkt des Rücklauflichts erfasst wird, ein Signal auf stabile und genaue Weise durch ein Gegentaktverfahren im Vergleich zum Fall erfasst werden, bei dem ein Signal auf Grundlage des Fernfeldmusters erfasst wird. Daher kann ein Spurregelungssignal auf stabile Weise erfasst werden. Dabei kann, wenn mehrere Lichtempfangsabschnitte vorhanden sind, um Rücklauflicht zu unterteilen, eine Anzahl von Signalen, wie ein Fokusregelungssignal erfasst werden, und es kann der Signal-Informationsgehalt erhöht werden.
Ferner kann, wenn die Erfindung bei einem optischen Bauteil unter Verwendung einer optischen Platte, einer optischen Phasenänderungsplatte oder einer magnetooptischen Platte als optischem Aufzeichnungsträger angewandt wird, der Energieverbrauch des optischen Bauteils gesenkt werden, das optische Bauteil kann miniaturisiert werden und es kann ein Signal auf stabile Weise erfasst, d.h. abgespielt oder aufgezeichnet werden. Daher ist es möglich, ein hoch-effizientes optisches Bauteil zu realisieren.

Claims

1. Optisches Bauteil mit:

- einem Lichtemissionsabschnitt (4);

- einer Konvergiereinrichtung (3); und

- einem Lichtempfangsabschnitt (5), wobei

- vom Lichtemissionsabschnitt (4) emittiertes Licht durch die Konvergiereinrichtung (3) entlang einem Lichtpfad mit einer Achse auf einen beleuchteten Bereich (2) einer optischen Platte konvergiert und gestrahlt wird und Rücklauflicht vom beleuchteten Bereich (2) durch die Konvergiereinrichtung (3) konvergiert wird;

- der Lichtempfangsabschnitt (5) um den Lichtemissionsabschnitt (4) und nahe einem Konfokalbereich der Konvergiereinrichtung (3) in Bezug auf das Rücklauflicht vom beleuchteten Bereich (2) angeordnet ist, wobei das Rücklauflicht am beleuchteten Bereich (2) gebeugt wird;

dadurch gekennzeichnet, dass

- vom Lichtemissionsabschnitt emittiertes Licht, bevor es am beleuchteten Bereich (2) reflektiert wird, und vom Lichtempfangsabschnitt (5) empfangenes Licht, nachdem es am beleuchteten Bereich (2) reflektiert wurde, über den Lichtpfad derselben Achse geführt werden;

- mindestens ein Teil des Lichtempfangsabschnitts (5) innerhalb einer Position des durch das Rücklauflicht gebildeten Strahlflecks liegt und einen durch die Beugungsgrenze bestimmten Durchmesser aufweist; und

- der Lichtempfangsabschnitt (5) ein Signal auf Grundlage eines Gegentaktverfahrens ermittelt.

2. Optisches Bauteil nach Anspruch 1, bei dem

- der Lichtempfangsabschnitt (4) aus einem Laser mit Horizontalresonator besteht;

- ein Lichtreflexionsabschnitt (M) so angeordnet ist, dass er einer Austrittsendfläche des Lasers gegenübersteht; und

- der Lichtempfangsabschnitt (5) so ausgebildet ist, dass er neben dem Reflexionsabschnitt (M) vorhanden ist.

3. Optisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Lichtemissionsabschnitt (4) und der Lichtempfangsabschnitt (5) auf einem einzigen Substrat ausgebildet sind.