JP2008140507A - ホログラム素子、その製造方法、ならびにそれを用いたホログラムレーザおよび光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】 光学機能を損なうことなく小型化され、製造コストの低いホログラム素子を提供する。
【解決手段】 ホログラム２のホログラム面から入射する光は、ホログラム面に垂直な平面上で、かつ分割線を含む領域に落射される。したがってホログラム素子１は、ホログラム面から入射する光の回折方向に、回折光がグレーティング面を通過する領域を確保する必要がある。そこでホログラム面をひし形状にし、さらに分割線３がひし形の長いほうの第１対角線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線３が延びる方向の長さを確保しつつ、ホログラム面の面積を低減することができる。ホログラム面の面積を低減することによって、ホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体の情報を再生、記録または消去可能な光ピックアップ装置等に用いることができる半導体レーザデバイスを製造する際に用いられるホログラム素子に関する。

ＣＤ（Compact Disk）、ＭＤ（Mini Disc）またはＤＶＤ（Digital Versatile Disk）
等の情報記録媒体の情報を再生、記録または消去可能な光ピックアップ装置においては、半導体レーザデバイスが利用されている。また近年においては、１つのパッケージに半導体レーザ素子とホログラム素子と信号検出用受光素子とを組み込んで、半導体レーザ素子から光線を出射し、光記録媒体である光ディスクから反射して戻ってきた光線をホログラム素子によって回折して光軸から離れた場所に配置された信号検出用受光素子に導く機構をもったホログラムレーザと呼ばれるものもある。

ホログラムレーザにおいては光学部品としてのホログラム素子が必要不可欠な構成要素となっている一方で、ホログラムレーザの製造コストにおいて、ホログラム素子に関る部品コストの割合はたいへん大きな割合を占めているのが現状である。このため市場競争におけるホログラムレーザのコストダウンには、ホログラム素子の小型化による製造コスト低減が必要不可欠なテーマとなっている。

従来、ホログラム素子はソーダガラスまたは石英ガラス基板に対してフォトエッチ加工技術によってパターン成型を行ったものが用いられてきたが、近年、低コスト化を目的として、樹脂成型技術によってパターン成型を行ったプラスチック製のホログラム素子が開発されている（特許文献１および２参照）。

図１３（ａ）は従来のホログラム素子１１１を示す斜視図、図１３（ｂ）は上面図である。従来のホログラム素子１１１の形状は直方体であり、底面の形状は矩形状である。円形状のホログラム１１２を一方の底面（以下「ホログラム面」という）に有し、ホログラム１１２は、分割線１１３によって格子周期の異なる２つの半円形状の領域１１２ａと１１２ｂとに分割されている。またグレーティング１１４をホログラム面と対向するもう一方の底面（以下「グレーティング面」という）に有している。

ホログラムの中心がホログラム面の第１対角線と第２対角線との交点上にあり、分割線１１３は直方体の長手方向に平行である。

ホログラム面およびグレーティング面が矩形状であるホログラム素子１１１は、ウエハをダイシングしてチップ化する方法によって製造される。チップ化する際には少なくとも２方向に等間隔でのダイシングを行うことになるが、１方向を切り終えた後、２方向目を切る時に、ダイシングの刃が１方向目のダイシングラインに対して直角に向かうため、ダイシングの刃がぶれにくくなる。

特開平１０−１８７０１４号公報 特開平１０−２５４３３５号公報

ホログラム素子のホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の領域に落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向に、ホログラム面から入射する光の回折光がグレーティング面を通過する領域を確保していれば光学機能上は十分であるが、ホログラム面およびグレーティング面が矩形状であるホログラム素子は、サイズが大きいので製造コストが高い。しかしホログラム面およびグレーティング面が矩形状でない他の形状のホログラム素子を製造する場合には、ウエハの１方向を切り終えた後、２方向目を切るときに、ダイシングの刃が１方向目のダイシングラインに対して直角ではない角度で向かうので、刃を前進させる力によってこれを逃がす方向にぶれが生じる。またウエハは粘着シートに貼り付けられているが、１方向目のダイシングによって細分化された後は完全に不動ではなく、外力に対して幾分撓みが生じるので、２方向目を切るときに意図した形状での切断ができなくなる。特に繰り返し刃を使用することによってダイシングの刃の切れ味が低下した場合に、このような不都合が顕著に現れる。また従来のようにホログラム素子がガラス製である場合には、硬くて切断しにくいことから、このような不都合が顕著に現れる。よってホログラム素子の寸法精度を確保するためには、矩形でない他の形状のものを製造するのは困難であった。

しかしながら現在ホログラム素子はプラスチック製が主流となりつつある。ダイシング技術の革新および基材のプラスチック化がなされた今日、矩形でない他の形状のホログラム素子は、十分に安定生産が可能である。

本発明の目的は、従来の問題を解決して、光学機能を損なうことなく小型化され、製造コストの低いホログラム素子を提供することにある。

本発明は、ひし形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
グレーティングをもう一方の底面に有し、
ひし形状の前記底面の第１対角線の長さは、第２対角線の長さよりも長く、
前記ホログラムの中心は、前記第１対角線と前記第２対角線との交点上にあり、
前記分割線は、前記第１対角線上にあり、
前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子である。

また本発明は、二等辺三角形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
グレーティングをもう一方の底面に有し、
前記分割線は、二等辺三角形状の前記底面の頂角の二等分線上にあり、
前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上の、前記ホログラムの中心よりも二等辺三角形状の前記底面の前記頂角側に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子である。

また本発明は、正三角形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
グレーティングをもう一方の底面に有し、
前記分割線は、正三角形の前記底面のいずれか１つの角の二等分線上にあり、
前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上の、前記ホログラムの中心よりも正三角形の前記底面の前記角側に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子である。

また本発明は、前記ホログラム素子を製造する製造方法において、
前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程を含んで構成され、
前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線とによって前記ウエハが切断され、
前記第１切断線と前記第２切断線とは互いに鋭角をなし、
前記分割線の延長線上および前記分割線の垂直二等分線の延長線上に、前記第１切断線と前記第２切断線との交点があり、
前記鋭角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。

また本発明は、前記ホログラム素子を製造する製造方法において、
前記ホログラムおよび前記グレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、
前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含んで構成され、
前記形成工程において、隣り合う前記ホログラムおよび前記グレーティングは、前記ホログラムおよび前記グレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成され、
前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによって前記ウエハが切断され、
前記第１切断線と前記第２切断線とは互いに６０°より小さい鋭角をなし、
前記第３切断線は、前記第１切断線と前記第２切断線とがなす鈍角の垂直二等分線上にあり、
前記鋭角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。

また本発明は、前記ホログラム素子を製造する製造方法において、
前記ホログラムおよび前記グレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、
前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含んで構成され、
前記形成工程において、隣り合う前記ホログラムおよび前記グレーティングは、前記ホログラムおよび前記グレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成され、
前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによって前記ウエハが切断され、
前記第１切断線と前記第２切断線と前記第３切断線とは互いに６０度の角をなし、
前記第１切断線と前記第２切断線とがなす角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法である。

また本発明は、少なくとも、前記ホログラム素子と、
光を出射する光源と、
情報記録媒体からの戻り光を受光する信号検出用受光素子とを含んで構成されていることを特徴とするホログラムレーザである。

また本発明は、少なくとも、光を出射するための前記ホログラムレーザと、
光を情報記録媒体に導くための光学部品とを含んで構成されていることを特徴とする光ピックアップである。

本発明によれば、ホログラム素子は直柱体状であり、底面の形状はひし形状で、ホログラムをホログラム面に、グレーティングをホログラム面と対向するグレーティング面に有している。ホログラムは、分割線によって格子周期の異なる２つの領域に分割されている。底面の第１対角線の長さは第２対角線の長さよりも長く、ホログラムの中心はホログラム面の第１対角線と第２対角線との交点上に、分割線は第１対角線上にある。ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上に落射されるように構成されている。

ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の領域に落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向に、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保する必要がある。そこでホログラム面およびグレーティング面の形状をひし形状にして、さらに分割線がひし形の長いほうの第１対角線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線が延びる方向の長さを確保し、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保しつつ、ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することができる。これによってホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。またホログラム面およびグレーティング面で発生するレーザ光の乱反射によって、ノイズとして信号検出用受光素子へと向かう光を、ホログラム面およびグレーティング面の面積の低減に応じて低減させることができ、Ｓ／Ｎ比が向上する。

さらにホログラム素子を製造する際、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程において、２方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。

また本発明によれば、ホログラム素子は直柱体状であり、底面の形状は二等辺三角形状で、ホログラムをホログラム面に、グレーティングをホログラム面と対向するグレーティング面に有している。ホログラムは、分割線によって格子周期の異なる２つの領域に分割されていて、分割線が二等辺三角形の頂角の二等分線上にある。ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の、ホログラムの中心よりも二等辺三角形の頂角側に落射されるように構成されている。

ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の、ホログラムの中心よりも二等辺三角形の頂角側の領域に落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向に、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保する必要がある。そこでホログラム面およびグレーティング面の形状を二等辺三角形状にして、さらに分割線が二等辺三角形の頂角の二等分線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線が延びる方向の長さを確保し、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保しつつ、ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することができる。これによってホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。またホログラム面およびグレーティング面で発生するレーザ光の乱反射によって、ノイズとして信号検出用受光素子へと向かう光を、ホログラム面およびグレーティング面の面積の低減に応じて低減させることができ、Ｓ／Ｎ比が向上する。

さらにホログラム素子を製造する際、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程において、３方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。

また本発明によれば、ホログラム素子は直柱体状であり、底面の形状は正三角形状で、ホログラムをホログラム面に、グレーティングをホログラム面と対向するグレーティング面に有している。ホログラムは、分割線によって格子周期の異なる２つの領域に分割されていて、分割線が正三角形のいずれかの角の二等分線上にある。ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の、ホログラムの中心よりも正三角形の角側に落射されるように構成されている。

ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線を含む平面上の、ホログラムの中心よりも正三角形の角側の領域に落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向に、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保する必要がある。そこでホログラム面およびグレーティング面の形状を正三角形状にして、さらに分割線が正三角形のいずれかの角の二等分線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線が延びる方向の長さを確保し、ホログラム面から入射する光がグレーティング面を通過する領域を確保しつつ、ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することができる。これによってホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。またホログラム面およびグレーティング面で発生するレーザ光の乱反射によって、ノイズとして信号検出用受光素子へと向かう光を、ホログラム面およびグレーティング面の面積の低減に応じて低減させることができ、Ｓ／Ｎ比が向上する。

さらにホログラム素子を製造する際、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程において、３方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。

また本発明によれば、底面がひし形状のホログラム素子を製造する製造方法は、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程を含む。ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と等間隔で形成される第２切断線とによってウエハは切断される。第１切断線と第２切断線とは互いに鋭角をなし、第１切断線と第２切断線との交点が、ホログラムの分割線の延長線上および分割線の垂直二等分線の延長線上にある。また分割線が、第１切断線と第２切断線とがなす鋭角の二等分線上にある。

これによってホログラム面の分割線が延びる方向の長さが確保され、かつホログラム面およびグレーティング面の面積が低減されているようなホログラム素子を、２方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。

また本発明によれば、底面が二等辺三角形状のホログラム素子を製造する製造方法は、ホログラムおよびグレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含む。形成工程において、隣り合うホログラムおよびグレーティングは、ホログラムおよびグレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成される。ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによってウエハが切断される。第１切断線と第２切断線とは互いに６０°より小さい鋭角をなし、第３切断線は、第１切断線と第２切断線とがなす鈍角の垂直二等分線上にある。また分割線が、第１切断線と第２切断線とがなす鋭角の二等分線上にある。

これによってホログラム面の分割線が延びる方向の長さが確保され、かつホログラム面およびグレーティング面の面積が低減されているようなホログラム素子を、３方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。

また本発明によれば、底面が正三角形状のホログラム素子を製造する製造方法は、ホログラムおよびグレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、ホログラムおよびグレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含む。形成工程において、隣り合うホログラムおよびグレーティングは、ホログラムおよびグレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成される。ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによってウエハは切断され、第１切断線と第２切断線と第３切断線とは互いに６０度をなす。また分割線が、第１切断線と第２切断線とがなす角の二等分線上にある。

これによってホログラム面の分割線が延びる方向の長さが確保され、かつホログラム面およびグレーティング面の面積が低減されているようなホログラム素子を、３方向のダイシングラインによって容易に製造することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域を生じさせずに効率的にホログラム素子を製造することができる。さらにウエハからの取れ数が増加し、ホログラム素子単品あたりの製造コストを下げることができる。

また本発明によれば、ホログラムレーザは、少なくともホログラム素子と、光を出射する光源と、情報記録媒体からの戻り光を受光する信号検出用受光素子とを含んで構成されている。

ホログラム素子のホログラム面およびグレーティング面の面積の低減によって、ホログラムレーザにホログラム素子を搭載する際の接合面積も低減できるため、これに要する接着材料の量も低減することができ、ホログラムレーザのコストダウンが可能となる。

また本発明によれば、光ピックアップは、少なくとも、光を出射するためのホログラムレーザと、光を情報記録媒体に導くための光学部品とを含んで構成されている。

ホログラム素子のホログラム面およびグレーティング面の面積の低減によって、ホログラムレーザにホログラム素子を搭載する際の接合面積も低減できるため、これに要する接着材料の量も低減することができ、ホログラムレーザのコストダウン、さらにはホログラムレーザが搭載される光ピックアップのコストダウンが可能となる。

まずホログラム素子の必要最小限のサイズについて説明する。
必要最小限のホログラム面の面積は、ホログラムの面積と、光ディスクからの信号光であり、ホログラム面から入射する光がホログラムによって回折される１次回折光がグレーティング面を利用する領域の面積と、ホログラム素子を他の光学部品等に固定する際の接着剤の糊しろ、つまり他の光学部品等との接触面積とによって決まる。

また必要最小限のグレーティング面の面積は、グレーティングの面積と、光ディスクからの信号光であり、ホログラム面から入射する光がホログラムによって回折される１次回折光がグレーティング面を利用する面積と、ホログラム素子を他の光学部品等に固定する際の接着剤の糊しろの面積、つまり他の光学部品等との接触面積とによって決まる。

ホログラムおよびグレーティングの面積は、ホログラム素子が使用される光ピックアップにおけるコリメートレンズからの視野を全てカバーするだけの面積が必要である。デバイスの組立公差、レーザ光を記録ディスク面で合焦させるために行うフォーカスサーボ時の対物レンズ揺動に伴うコリメートレンズからの視野の変動、温度変化に伴うレーザ光の波長変動に対するコリメートレンズからの視野の変動を全て勘案して面積が決定される。これらは、ホログラム素子が搭載される光ピックアップの光学設計、つまりレンズの種類や光路長などによって変化するので、個々の光学設計に応じて必要な面積も適宜変化する。

回折光がグレーティング面を利用する領域の面積についても、ホログラムおよびグレーティングの面積と同様に、デバイスの組立公差、波長変動によるホログラム回折角度の変動、レンズ揺動の変動要素を勘案し、グレーティングを回折光が通過しないように面積が決定される。またホログラムと信号検出用受光素子の相対配置、およびホログラムによって２分割または３分割された回折光を受け取る信号検出用受光素子上のフォトディテクタの配置によって、回折光の光路が変わるため、これに上述の変動要素を合わせて、必要な面積が決まる。

２分割または３分割ホログラムを利用することで行われるナイフエッジ法と呼ばれるフォーカスサーボの手法では、ホログラム面から入射する光が、基本的にはホログラム分割線のうち半円形状の領域を構成する分割線の延長線上の領域に落射される。したがってホログラムの分割線が延びる方向つまりホログラム面から入射する光の回折方向に、回折光がグレーティング面を通過する領域を設ける必要がある。

ホログラム素子を固定する際の接着剤の糊しろの面積、つまり他の光学部品等との接触面積は、光路を確保するためになんら寄与しない部分の領域の面積である。たとえばホログラム素子外周部に０．２ｍｍの幅で確保している。

ホログラム素子のホログラム面およびグレーティング面の面積について、上述した最小限必要な領域を確保していれば、その大きさおよび形状には特に制限はない。しかしながらダイシング工程を勘案すると、あまり複雑な形状ではダイシングが困難または不可能である。できるだけ少ない本数のダイシングラインで切り取ってチップ化することができ、かつウエハの中で捨ててしまう無駄な領域が生じない形状にすることが好ましい。

ホログラム素子の厚さ、つまりホログラム面とグレーティング面との間の距離については、回折光の光路によって、いくつかの点で制限を受ける。まず回折光がグレーティングを通過しないようにするためには、ホログラム素子の厚さを小さくすればするほど、その回折角度を大きくしなければならない。回折角度を大きくするためには、ホログラムのパターンの矩形構造をさらに精細に、つまり山谷のピッチをさらに小さくする必要があり、製造上の限界がある。またグレーティング面で回折光が占有する面積についても、ホログラム素子の厚さが小さくなるほど大きくなるため、ホログラム素子の小型化が困難になる。

逆に厚さを大きくする場合には、ウエハ基板自体の単価が高くなり、コストが高くなる。またダイシング刃の消耗が増すなどのコスト面での問題が浮上し、デバイス本体のサイズも大きくなるという不都合がある。これらのバランスを勘案し、たとえばホログラム素子の厚さは２ｍｍとしている。

ホログラムには、２分割ホログラムと３分割ホログラムとがあり、ＣＤまたはＤＶＤ用途での信号処理の方式の差異によって、２分割ホログラムと３分割ホログラムとを使い分けている。ＤＶＤではフォーカスサーボで用いない側の半円形状のホログラムをさらに２分割して、ホログラム面から入射する光を分割している。２分割ホログラムおよび３分割ホログラムにおいても、上述したホログラム素子の必要最小限のサイズに対する考え方は同様である。

図１（ａ）は本発明の実施の第１形態に係るホログラム素子１を示す斜視図、図１（ｂ）は上面図である。ホログラム素子１の形状は直柱体状であり、底面の形状はひし形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３によって格子周期の異なる２つの半円形状の領域２ａと２ｂとに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。ホログラム面の第１対角線の長さは第２対角線の長さよりも長く、ホログラム２の中心が第１対角線と第２対角線との交点上に、分割線３が第１対角線上にある。

図１（ｃ）は、本発明の実施の第１形態に係るホログラム素子１を透過して信号検出用受光素子へと向かう光の経路を示す概略図である。ホログラム面から入射する光は、回折されて１次回折光として信号検出用受光素子５に導かれる。領域２ａを通過する回折光と、領域２ｂを通過する回折光とは、それぞれ異なる周期の格子によって回折され、グレーティング面通過領域６ａおよび６ｂを通過して、信号検出用受光素子５上のスポット７ａおよび７ｂに集光される。

ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線３を含む平面上にあるスポット７ａおよび７ｂに落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向のグレーティング面に、グレーティング面通過領域６ａおよび６ｂを確保する必要がある。そこでホログラム面およびグレーティング面の形状をひし形状にして、さらに分割線３がひし形の長いほうの第１対角線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線３が延びる方向の長さを確保しつつ、ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することができる。ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することによって、ホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。以下に述べる実施形態において、ホログラム面およびグレーティング面の形状を二等辺三角形状または正三角形状にする場合も、同様の効果が得られる。

図２（ａ）は本発明の実施の第２形態に係るホログラム素子８を示す斜視図、図２（ｂ）は上面図である。ホログラム素子８の形状は直柱体状であり、底面の形状は二等辺三角形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３によって格子周期の異なる２つの半円形状の領域２ａと２ｂとに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。分割線は、二等辺三角形の頂角の二等分線上にある。

図３（ａ）は本発明の実施の第３形態に係るホログラム素子９を示す斜視図、図３（ｂ）は上面図である。ホログラム素子９の形状は直柱体状であり、底面の形状は正三角形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３によって格子周期の異なる２つの半円形状の領域２ａと２ｂとに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。分割線３は、正三角形のいずれかの角の二等分線上にある。

図４（ａ）は本発明の実施の第４形態に係るホログラム素子１０を示す斜視図、図４（ｂ）は上面図である。ホログラム素子１０の形状は直柱体状であり、底面の形状はひし形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３ａによって半円形状の領域２ａと、半円をさらに分割線３ｂによって半分にしてできる２つの領域２ｂおよび２ｃとに分割されている。以上のようにホログラム２は、格子周期の異なる３つの領域２ａ〜２ｃに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。ホログラム面の第１対角線の長さは第２対角線の長さよりも長く、ホログラム２の中心が第１対角線と第２対角線との交点上に、分割線３ａが第１対角線上にある。

図４（ｃ）は、本発明の実施の第４形態に係るホログラム素子１０を透過して信号検出用受光素子へと向かう光の経路を示す概略図である。ホログラム面から入射する光は、回折されて１次回折光として信号検出用受光素子５に導かれる。領域２ａを通過する回折光と、領域２ｂを通過する回折光と、領域２ｃを通過する回折光とは、それぞれ異なる周期の格子によって回折され、グレーティング面通過領域６ａ〜６ｃを通過して、信号検出用受光素子５上のスポット７ａ〜７ｃに集光される。

ホログラム面から入射する光は、底面に垂直で、かつ分割線３ａを含む平面上にあるスポット７ａ〜７ｃに落射される。したがってホログラム面から入射する光の回折方向のグレーティング面に、グレーティング面通過領域６ａ〜６ｃを確保する必要がある。そこでホログラム面およびグレーティング面の形状をひし形状にして、さらに分割線３ａがひし形の長いほうの第１対角線上に存在するような形状にすることによって、ホログラム面の分割線３ａが延びる方向の長さを確保しつつ、ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することができる。ホログラム面およびグレーティング面の面積を低減することによって、ホログラム素子としての光学的機能を損なうことなく、ホログラム素子の実質的体積を低減し小型化することができる。以下に述べる実施形態において、ホログラム面およびグレーティング面の形状を二等辺三角形状または正三角形状にする場合も、同様の効果が得られる。

図５（ａ）は本発明の実施の第５形態に係るホログラム素子１１を示す斜視図、図５（ｂ）は上面図である。ホログラム素子１１の形状は直柱体状であり、底面の形状は二等辺三角形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３ａによって半円形状の領域２ａと、半円をさらに分割線３ｂによって半分にしてできる２つの領域２ｂおよび２ｃとに分割されている。以上のようにホログラム２は、格子周期の異なる３つの領域２ａ〜２ｃに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。分割線３ａは、二等辺三角形の頂角の二等分線上にある。

図６（ａ）は本発明の実施の第６形態に係るホログラム素子１２を示す斜視図、図６（ｂ）は上面図である。ホログラム素子１２の形状は直柱体状であり、底面の形状は正三角形状である。円形状のホログラム２をホログラム面に有し、ホログラム２は、分割線３ａによって半円形状の領域２ａと、半円をさらに分割線３ｂによって半分にしてできる２つの領域２ｂおよび２ｃとに分割されている。以上のようにホログラム２は、格子周期の異なる３つの領域２ａ〜２ｃに分割されている。またグレーティング４をホログラム面と対向するグレーティング面に有している。分割線３ａは、正三角形のいずれかの角の二等分線上にある。

図７は、本発明の実施の第１形態および第４形態に係る底面がひし形状のホログラム素子１および１０を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。上面にホログラム２が、図示しない下面にグレーティング４が複数形成されているウエハ２４を切断してチップ化を行うダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線２１と、等間隔で形成される第２切断線２２とによってウエハ２４は切断される。第１切断線２１と第２切断線２２とは互いに鋭角をなし、第１切断線２１と第２切断線２２との交点が、ホログラム２の分割線３の延長線上および分割線３の垂直二等分線の延長線上にある。また分割線３が、第１切断線２１と第２切断線２２とがなす鋭角の二等分線上にある。

ウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、チップの大きさに反比例することから、ホログラム素子の底面の面積比から計算すると、底面がひし形状の場合は従来の矩形状の場合の１．５２倍にホログラム素子の取れ数が増加した。なお矩形状の場合のウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、９７０チップである。図７は、ウエハ２４上に形成されたホログラム２の一部を示しており、実際にはウエハ２４の全面にホログラム２が形成されている。ダイシングに関しても、第１切断線２１および第２切断線２２によって、ウエハ２４の全面に対して行う。

図８は、本発明の実施の第２形態および第５形態に係る底面が二等辺三角形状のホログラム素子８および１１を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。

ダイシング工程に先立って、ホログラムおよびグレーティングをウエハ上に形成する形成工程があり、形成工程において、隣り合うホログラムおよびグレーティングは、ホログラムおよびグレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成されている。

上面にホログラム２が、図示しない下面にグレーティング４が複数形成されているウエハ２４を切断してチップ化を行うダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線２１と、等間隔で形成される第２切断線２２と、等間隔で形成される第３切断線２３とによってウエハ２４は切断される。第１切断線２１と第２切断線２２とは互いに鋭角をなし、第３切断線２３は、第１切断線２１と第２切断線２２とがなす鈍角の垂直二等分線上にある。また分割線３が、第１切断線２１と第２切断線２２とがなす鋭角の二等分線上にある。

ウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、チップの大きさに反比例することから、ホログラム素子の底面の面積比から計算すると、底面が二等辺三角形状の場合は従来の矩形状の場合の１．４７倍にホログラム素子の取れ数が増加した。なお矩形状の場合のウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、９７０チップである。図８は、ウエハ２４上に形成されたホログラム２の一部を示しており、実際にはウエハ２４の全面にホログラム２が形成されている。ダイシングに関しても、第１切断線２１、第２切断線２２および第３切断線２３によって、ウエハ２４の全面に対して行う。

図９は、本発明の実施の第３形態および第６形態に係る底面が正三角形状のホログラム素子９および１２を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。

ダイシング工程に先立って、ホログラムおよびグレーティングをウエハ上に形成する形成工程があり、形成工程において、隣り合うホログラムおよびグレーティングは、ホログラムおよびグレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成されている。

上面にホログラム２が、図示しない下面にグレーティング４が複数形成されているウエハ２４を切断してチップ化を行うダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線２１と、等間隔で形成される第２切断線２２と、等間隔で形成される第３切断線２３とによってウエハ２４は切断される。第１切断線２１と第２切断線２２と第３切断線２３とは互いに６０度をなす。また分割線３が、第１切断線２１と第２切断線２２とがなす鋭角の二等分線上にある。

ウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、チップの大きさに反比例することから、ホログラム素子の底面の面積比から計算すると、底面が正三角形状の場合は従来の矩形状の場合の１．５８倍にホログラム素子の取れ数が増加した。なお矩形状の場合のウエハ１枚あたりのホログラム素子の取れ数は、９７０チップである。図９は、ウエハ２４上に形成されたホログラム２の一部を示しており、実際にはウエハ２４の全面にホログラム２が形成されている。ダイシングに関しても、第１切断線２１、第２切断線２２および第３切断線２３によって、ウエハ２４の全面に対して行う。

図１０は、本発明に係るホログラム素子３８が搭載されているホログラムレーザ３９の製造方法を説明するフロー図、図１１（ａ）〜（ｉ）は、ホログラムレーザの製造方法を説明する図である。

光源である半導体レーザ素子３１をサブマウント３２に接合し（ステップＳ１）、半導体レーザ素子３１が接合されているサブマウント３２をステム３３の所定の位置に接合し（ステップＳ２）、さらにステム３３に信号検出用受光素子３４を搭載する（ステップＳ３）。図１１（ａ）〜（ｃ）は、ステップＳ１〜Ｓ３における段階を示す斜視図である。

次に各電極間をワイヤ３５によって接続し（ステップＳ４）、ステム３３の光学部品が搭載された側をキャップ３６で覆う（ステップＳ５）。図１１（ｄ）はステップＳ４における段階を示す上面図、図１１（ｅ）はその側面図、図１１（ｆ）はステップＳ５における段階を示す上面図、図１１（ｇ）はその側面図である。キャップ３６の上部には、窓３７が設けられている。窓３７は、ホログラム素子の接合強度および光路の妨げにならなければ、どのような形状でも構わない。

検体の劣化を温度と電圧で加熱することによって加速させて、初期不良を事前に取り除き時間短縮をはかるためのバーンイン検査（ステップＳ６）、レーザ特性検査（ステップＳ７）を経て、ひし形状のホログラム素子３８がキャップ３６の窓３７の上部に接合される（ステップＳ８）。図１１（ｈ）はステップＳ８における段階を示す上面図、図１１（ｉ）はその側面図である。ホログラム素子３８がひし形状の場合は、対角方向の角部分をＬ字のチャキング爪で横から挟むようなかたちで掴み、接着装置にて位置調整および接着を行う。ホログラム素子３８の形状が三角形である場合でも、チャッキング爪の形状を変更することによって、同様の方法でホログラム素子３８を掴み、接着装置にて位置調整および接着を行うことが容易に可能である。

窓３７は、ホログラム素子３８の接合強度および光路の妨げにならなければ、どのような形状でも構わない。たとえばひし形状のホログラム素子３８のひし形の頂点のみを接着剤で固定する等して、矩形状の窓３７に固定することも可能である。三角形状の場合も同様である。窓３７は必ずしもホログラム素子３８で覆われている必要はなく、オープンタイプのデバイスであっても構わない。ただし、たとえば結露が発生するような、温度差の大きな環境で使用するようなデバイスの使用条件がある場合は、気密タイプのデバイスが必要とされ、ホログラム素子３８の形状に合わせて、窓３７の形状も変更する必要がある。この場合、ホログラム素子３８の接着部の周囲全てを接着剤で封止し、気密タイプのデバイスが必要とされるからである。窓３７の形状は、金型の形状変更によって容易に変更が可能である。

完成したホログラムレーザ３９は、完成品特性検査（ステップＳ９）、外観検査（ステップＳ１０）を経て、出荷される。

図１２は、本発明に係るホログラム素子４３が搭載されている光ピックアップ４１を示す概略図である。光ピックアップ４１を用いて、光ディスク４８の情報の再生、記録または消去を行う。光ピックアップ４１は、半導体レーザ素子４２、ホログラム素子４３および信号検出用受光素子４９を一体化されているホログラムレーザ５０と、コリメートレンズ４６と対物レンズ４７とを含んで構成される。また矢印は光路を表す。

光源である半導体レーザ素子４２から出射される光は、ホログラム素子４３のグレーティング４４およびホログラム４５を透過し、コリメートレンズ４６によって平行光となり、対物レンズ４７に入射して光ディスク４８に収束し、微小なスポットとして結像される。光ディスク４８によって反射した光は信号光として再び対物レンズ４７に戻り、コリメートレンズ４６を透過し、ホログラム素子４３のホログラム４５によって回折された後、信号検出用受光素子４９へと照射される。信号検出用受光素子４９が光ディスク４８からの信号情報およびサーボ信号を検出することによって、情報の記録または再生を行う。

図１（ａ）は本発明の実施の第１形態に係るホログラム素子１を示す斜視図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は本発明の実施の第１形態に係るホログラム素子１を透過して信号検出用受光素子へと向かう光の経路を示す概略図である。 図２（ａ）は本発明の実施の第２形態に係るホログラム素子８を示す斜視図、図２（ｂ）は上面図である。 図３（ａ）は本発明の実施の第３形態に係るホログラム素子９を示す斜視図、図３（ｂ）は上面図である。 図４（ａ）は本発明の実施の第４形態に係るホログラム素子１０を示す斜視図、図４（ｂ）は上面図、図４（ｃ）は、本発明の実施の第４形態に係るホログラム素子１０を透過して信号検出用受光素子へと向かう光の経路を示す概略図である。 図５（ａ）は本発明の実施の第５形態に係るホログラム素子１１を示す斜視図、図５（ｂ）は上面図である。 図６（ａ）は本発明の実施の第６形態に係るホログラム素子１２を示す斜視図、図６（ｂ）は上面図である。 本発明の実施の第１形態および第４形態に係るホログラム素子１および１０を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。 本発明の実施の第２形態および第５形態に係るホログラム素子８および１１を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。 本発明の実施の第３形態および第６形態に係るホログラム素子９および１２を製造するためのダイシング工程における、ウエハ２４のダイシング形状を示す上面図である。 本発明に係るホログラム素子３８が搭載されているホログラムレーザ３９の製造方法を説明するフロー図である。 ホログラムレーザ３９の製造方法を説明する図である。 本発明に係るホログラム素子４３が搭載されている光ピックアップ４１を示す概略図である。 図１３（ａ）は従来のホログラム素子１１１を示す斜視図、図１３（ｂ）上面図である。

符号の説明

１，８，９，１０，１１，１２，３８，４３ ホログラム素子
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，４５ ホログラム
３，３ａ，３ｂ 分割線
４，４４ グレーティング
５，３４，４９ 信号検出用受光素子
６，６ａ，６ｂ，６ｃ グレーティング面通過領域
７，７ａ，７ｂ，７ｃ スポット
２１ 第１切断線
２２ 第２切断線
２３ 第３切断線
２４ ウエハ
３１，４２ 半導体レーザ素子
３２ サブマウント
３３ ステム
３５ ワイヤ
３６ キャップ
３７ 窓
３９，５０ ホログラムレーザ
４１ 光ピックアップ
４６ コリメートレンズ
４７ 対物レンズ
４８ 光ディスク

Claims (8)

1. ひし形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
   格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
   グレーティングをもう一方の底面に有し、
   ひし形状の前記底面の第１対角線の長さは、第２対角線の長さよりも長く、
   前記ホログラムの中心は、前記第１対角線と前記第２対角線との交点上にあり、
   前記分割線は、前記第１対角線上にあり、
   前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
   前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子。
2. 二等辺三角形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
   格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
   グレーティングをもう一方の底面に有し、
   前記分割線は、二等辺三角形状の前記底面の頂角の二等分線上にあり、
   前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
   前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上の、前記ホログラムの中心よりも二等辺三角形状の前記底面の前記頂角側に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子。
3. 正三角形状の底面を有する直柱体状のホログラム素子であって、
   格子周期の異なる複数領域に分割線によって分割されているホログラムを一方の底面に有し、
   グレーティングをもう一方の底面に有し、
   前記分割線は、正三角形の前記底面のいずれか１つの角の二等分線上にあり、
   前記ホログラムを有する前記底面から入射する光は、
   前記底面に垂直で、かつ前記分割線を含む平面上の、前記ホログラムの中心よりも正三角形の前記底面の前記角側に落射されるように構成されていることを特徴とするホログラム素子。
4. 請求項１に記載のホログラム素子を製造する製造方法において、
   前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程を含んで構成され、
   前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線とによって前記ウエハが切断され、
   前記第１切断線と前記第２切断線とは互いに鋭角をなし、
   前記分割線の延長線上および前記分割線の垂直二等分線の延長線上に、前記第１切断線と前記第２切断線との交点があり、
   前記鋭角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
5. 請求項２に記載のホログラム素子を製造する製造方法において、
   前記ホログラムおよび前記グレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、
   前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含んで構成され、
   前記形成工程において、隣り合う前記ホログラムおよび前記グレーティングは、前記ホログラムおよび前記グレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成され、
   前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによって前記ウエハが切断され、
   前記第１切断線と前記第２切断線とは互いに６０°より小さい鋭角をなし、
   前記第３切断線は、前記第１切断線と前記第２切断線とがなす鈍角の垂直二等分線上にあり、
   前記鋭角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
6. 請求項３に記載のホログラム素子を製造する製造方法において、
   前記ホログラムおよび前記グレーティングをウエハ上に形成する形成工程と、
   前記ホログラムおよび前記グレーティングが複数形成されているウエハを切断してチップ化を行うダイシング工程とを含んで構成され、
   前記形成工程において、隣り合う前記ホログラムおよび前記グレーティングは、前記ホログラムおよび前記グレーティングの中心を回転中心として互いに１８０°回転対称に形成され、
   前記ダイシング工程において、等間隔で形成される第１切断線と、等間隔で形成される第２切断線と、等間隔で形成される第３切断線とによって前記ウエハが切断され、
   前記第１切断線と前記第２切断線と前記第３切断線とは互いに６０度の角をなし、
   前記第１切断線と前記第２切断線とがなす角の二等分線上に前記分割線があることを特徴とするホログラム素子の製造方法。
7. 少なくとも、請求項１〜３のいずれか１つに記載のホログラム素子と、
   光を出射する光源と、
   情報記録媒体からの戻り光を受光する信号検出用受光素子とを含んで構成されていることを特徴とするホログラムレーザ。
8. 少なくとも、光を出射するための請求項７に記載のホログラムレーザと、
   光を情報記録媒体に導くための光学部品とを含んで構成されていることを特徴とする光ピックアップ。

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