JP2541249B2 - 光集積回路装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来技術［第２図、第３図］ D.発明が解決しようとする問題点［第４図］ E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例［第１図］ H.発明の効果 （A.産業上の利用分野） 本発明は光集積回路装置、特に半導体レーザ素子から
出射されたレーザ光をプリズムの１つの面にて記録媒体
へ反射し、該記録媒体からの戻り光を上記プリズムによ
って光検知部へ導光して該光検知部によるサーボのため
のエラー検知、データの読取を行う光集積回路装置に関
する。

（B.発明の概要） 本発明は、上記光集積回路装置において、 半導体レーザ素子から出射されたレーザ光がプリズム
の一端面で反射されることなくプリズム内に入って光検
知部に入射する迷光の光量を少なくするため、 半導体レーザ素子を半導体基板上に支持体を介して配
置することとし、支持体に迷光遮断部を設けたものであ
る。

（C.背景技術）［第２図、第３図］ 半導体レーザ装置は光学式記録媒体に対して情報の記
録や再生を光学的に行う光学式ヘッドに光源として多く
用いられるようになっている。そして、従来の光学式ヘ
ッドは一般に光源からの光を対物レンズにより光学式記
録媒体（例えばコンパクトディスク、ビデオディスク
等）の表面上に集束し、その光学式記録媒体からの戻り
光をビームスプリッタにより受光装置側に反射し、受光
装置によりその戻り光を検出するようになっていた。

しかし、光学式ヘッドの小型化、構造の簡単化の要請
に応えるべき半導体レーザ素子と受光素子とを近接して
配置し、半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を受
光素子形成面にて光学式記録媒体側に反射し、光学式記
録媒体からの戻り光を受光素子にて検出して信号の読み
取りを行うことが研究され、その成果の１つが実開昭61
−158970号公報により紹介されている。

そして、本願出願人会社においては上記公報に記載さ
れた技術を更に発展させたものとして受光素子が形成さ
れた半導体基板の受光素子が形成されていない領域上に
半導体レーザ素子を固着すると共に半導体基板の受光素
子形成領域上にプリズムを固着した装置を開発し、それ
を特願昭61−38576、特願昭61−38575、特願昭61−1263
18により提案した。

第２図、第３図はそのような技術を説明するためのも
のである。

図面において、ａは光集積回路装置で、半導体レーザ
素子ｂを錫半田等によってSi半導体からなる基板ｃに固
定すると共に該基板ｃにフォトダイオードｄ、ｅ、ｆ、
ｇを形成し、断面台形のプリズムｈを接着剤ｉによって
フォトダイオードｄ、ｅ、ｆ上に固定したものである。

フォトダイオードｄ、ｅは、実際には第３図に示すよ
うに、それぞれ一定の方向に並べられた３個に分割され
た分割フォトダイオードd1〜d3、e1〜e3からなり、これ
らの分割フォトダイオードd1〜d3、e1〜e3は演算増幅器
ｍ、ｎの入力に接続され、該演算増幅器ｍ、ｎの出力が
演算増幅器ｑの入力に接続されている。

フォトダイオードｆは４個に分割され、トラッキング
検出に用いられる。また、フォトダイオードｇは半導体
レーザ素子ｂの自動出力制御をするためのモニターとし
て用いられる。

このような半導体レーザ装置では、半導体レーザ素子
ｂから出射されたレーザビームｏの一部が傾斜面ｊで反
射され、図示しない半導体レーザ装置封入キャップの対
物レンズを透過してコンパクトディスク等の光学式記録
媒体に照射され、そこで反射される。反射されたレーザ
ビームｏは上記対物レンズを透過してプリズムｈの傾斜
面ｊに戻り、傾斜面ｊに戻ったビームの一部が傾斜面ｊ
を透過して面ｋに入射する。そして、その面ｋに入射し
たビームｏの一部は面ｋを透過してフォトダイオードｄ
に入射し、残りのビームｏは面ｋにて内面反射される。

面ｋによって反射されたビームｏは、面ｌによって反
射されて、再度面ｋに入射する。そして、この面ｋへ入
射したビームｏの一部がフォトダイオードｅへ入射し、
残りはこの面ｊ及び面ｋによって反射されてフォトダイ
オードｆへ入射する。

そして、この光集積回路装置ａでは、光学式記録媒体
がビームｏの収束点に位置している場合にこの収束点の
共役点が面ｌ上に位置するようにプリズムｈの大きさ等
が設定されており、第３図に示すように、フォトダイオ
ードｄ、ｅ上におけるビームｏのスポットｐは、光学式
記録媒体がビームｏの収束点に位置している場合は互い
に等しい大きさを有し、光学式記録媒体がビームｏの収
束点からずれることによって一方が大きくなると他方が
小さくなる。

この結果、演算増幅器ｍ、ｎ、ｑからは、フォーカス
エラー量に対応した信号が得られる。従って、演算増幅
器ｑから得られる信号をフォーカスエラー信号としてフ
ォーカスサーボ系を駆動すればフォーカシングができ
る。また、トラッキングサーボのための検出もその原理
は特にここでは説明はしないが行うことができる。

しかして、このような光集積回路装置を用いれば非常
に小型で部品数が少なく、比較的組立が容易な光学ヘッ
ドを提供することができる。従って、第２図に示す構造
の光集積回路装置はコンパクトディスクプレイヤー等の
低価格化、小型化に貢献することが期待できる。

（D.発明が解決しようとする問題点）［第４図］ ところで、第２図、第３図に示す光集積回路装置には
半導体レーザ素子ｃから出射された傾斜面ｊを反射する
ことなくしてプリズムｈ内に入射したレーザ光が迷光と
してフォトダイオードｄ、ｅ（更にはｆ）に入射してし
まうという問題があった。第４図はその問題点を示す断
面図であり、梨地で示す部分が半導体レーザ素子ｈから
出射され傾斜面ｊで反射されることなくプリズムｈ内に
入射するあるいはしてしまったレーザ光を示す。そし
て、この迷光が光検知器ｄ、ｅ（更にはｆ）に入射され
ると信号光に対するオフセットとなる。

即ち、半導体レーザ素子ｂからプリズムｈの傾斜面ｊ
へ向けて出射されたレーザ光はそのすべてが傾斜面ｊに
て反射されるわけではなく、傾斜面ｊに達したレーザ光
の一部は傾斜面ｊを通過してプリズムｈ内に入ってしま
う。しかし、本来光学式記録媒体の記録内容、フォーカ
シングエラー、トラッキングエラーを反映する戻り光の
み検知すべきであり、にも拘らずフォトダイオードｄ、
ｅ（更にはｆ）にその傾斜面で反射されることなくプリ
ズムｈ内に入射したレーザ光、即ち迷光が入射すると必
然的にそれがオフセットとなり、誤差をもたらして正常
な動作を妨げる要因となる。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもの
であり、迷光を少なくして信号のオフセット量を小さく
することを目的とする。

（E.問題点を解決するための手段） 本発明光集積回路装置は上記問題点を解決するため、
半導体レーザ素子を半導体基板上に支持体を介して配置
することとし、支持体に迷光遮断部を設けたことを特徴
とする。

（F.作用） 本発明光集積回路装置によれば、半導体レーザ素子か
ら下向きに出射され迷光となる確率の高いレーザ光を支
持体の迷光遮断部によって遮断することができるので、
迷光を少なくすることができる。

（G.実施例）［第１図］ 以下、本発明光集積回路装置を図示実施例に従って詳
細に説明する。

第１図は本発明光集積回路装置の一つの実施例を示す
断面図である。同図において、１はシリコンからなる半
導体基板、２、２、２はサーボ用フォトダイオード、３
はこれ等複数のフォトダイオード２、２、２からなる光
検知部上に透明な接着剤４を介して接着されたプリズム
で、一端が傾斜面５となっている。該傾斜面５の傾斜角
度αは例えば45度である。該プリズム３はレーザ光に対
してビームスプリッタとしてそして導波路として機能す
るもので、例えばSF−11のような光学ガラスにより形成
され、その上下両面及び上記傾斜面５には反射率を適宜
な値に制御するための図示しない多層膜が形成されてい
る。

６は後述する半導体レーザ素子を支持する支持体で、
シリコン半導体基板からなる。７は支持体６の表面部に
形成されたフォトダイオードで、後述する半導体レーザ
素子の出力をモニターするためのものである。８は支持
体６の表面の一端部を切欠いた形状の段差部で、Ｗは該
段差部８の第１図における左右方向の長さ、Ｄは深さで
ある。このような段差部８は例えば半導体ウエアをハー
フカット（ウエハ表面からある深さまでカットする）す
る工程とフルカット（ウエハを完全に切断する）する工
程の組合せによって容易に形成することができる。ま
た、フォトエッチング技術によっても形成することがで
きる。

９は半導体レーザ素子で、支持体６上に活性層10と近
い方の表面を下向きにしてマウンティングされている。
該半導体レーザ素子９のマウンティング位置は支持体６
の上記段差部８とモニター用フォトダイオード７との間
の部分であり、本来のレーザ光（信号の読取、サーボ用
エラー検出に使用するレーザ光）を出射する光出射端面
11が段差部８側を向き、モニター用レーザ光を出射する
光出射端面12がモニター用フォトダイオード７側を向
き、そして上記光出射端面11が段差部８の壁面13と面一
（ツライチ）になるようにマウンティングが為されてい
る。

半導体からなり半導体レーザ素子９がマウンティング
された上記支持体６はその半導体レーザ素子９の本来の
レーザ光を出射する光出射端面11がプリズム３の傾斜面
５を向くように半導体基板１にマウンティングされてい
る。この支持体６のマウンティング、そして上記プリズ
ム３のマウンティングは半導体基板１表面に形成された
図面に現われない位置決めターゲットを指標とした位置
合せによって高い位置決め精度で行うことができる。

この第１図に示した光集積回路装置において、半導体
レーザ素子９を、第２図に示した光集積回路装置の如く
半導体基板１に直接マウンティングするのではなく、支
持体６を介してマウンティングするのに２つの理由があ
る。先ず第１の理由は、支持体６に段差部８を設け、半
導体レーザ素子９を段差部８より後側に位置させて半導
体レーザ素子９から下向きに出射されて迷光になるレー
ザ光を段差部８によって遮断するためである。即ち、段
差部８の光出射端面11から突出した長さＷ及び段差部８
の深さＤを適宜な値にすることによって迷光になる下向
きのレーザ光のみを遮断（具体的にはプリズム３から逸
れたところに反射してプリズム３に入射されるのを阻
む。所謂ケラレるようにする。）し、プリズム３の傾斜
面５にて記録媒体側へ反射され記録媒体による反射によ
ってサーボ用、データ再生用の戻り光となるレーザ光に
ついては遮断しないようにすることができる。この点に
ついて敷衍すると、光学系（図示しない）のコリメータ
レンズのNAが例えば0.13程度であり、そしてコリメータ
レンズの視野が±7.5゜程度であるとすると、半導体レ
ーザ素子９から出射されるレーザ光のうちコリメータレ
ンズの視野±7.5゜内の光については段差部８によって
ケラレないようにしなければならない。さもないと、戻
り光になってサーボ用、データ再生用の信号となるレー
ザ光の一部がケラレてしまい、信号を減衰させる一因と
なるからである。しかし、その視野±7.5゜から下側へ
逸れたレーザ光は信号とはなり得ず且つ迷光となる可能
性の強いものであり、これを段差部８によってケルよう
にすると信号の減衰をもたらすことなす迷光を少なく
し、オフセット量を小さくすることができる。このよう
にするには、コリメータレンズの視野角よりtan^-1（D/
W）が小さくなるようにすることが最も好ましい。

尚、半導体レーザ素子９から下側に向ったコリメータ
レンズの視野外の光のすべてを完全に段差部８によって
ケルようにすることは容易ではなく、従って下側に向っ
たコリメータレンズの視野外の光の一部がプリズム３の
傾斜面５に達し、傾斜面５を通過してプリズム３内に入
射することは避け得ない。しかし、このように入射した
光もプリズム３と接着剤との界面で全反射させれば、即
ち、その入射した光の上記界面に対する入射角が全反射
臨界角よりも大きくなるようにすればその界面で反射さ
れるのでフォトダイオード２には入射せず迷光とはなら
ない。そして、それは、接着剤４としてプリズム３の屈
折率（例えば1.76）と適宜異なった値（例えば1.51）の
屈折率を有するものを用いることによって実現すること
ができる。それには概ねtan^-1（D/W）がプリズム３と接
着剤４の界面の全反射臨界角よりも大きくなるようにす
ることが好ましい。

半導体レーザ素子９を支持体６を介してマウンティン
グする第２の理由は、半導体レーザ素子９をそれの活性
層10と近い方の主面にて基板に固着して放熱性を高める
ためである。即ち、第２図に示した光集積回路装置は光
検知部が形成されその上にプリズムが固着された半導体
基板に直接半導体レーザ素子がマウンティングするよう
になっているので、レーザ光を出射する位置を必要な高
さまで高めるには半導体レーザ素子をその活性層と遠い
方の主面を下側にしてマウンティングをしなければなら
なくなる。そして、これは必然的に放熱効果を低める。
しかるに、第１図に示した本発明光集積回路におけるよ
うに半導体基板からなる支持体６に半導体レーザ素子９
をマウンティングすればそれによってレーザ光出射位置
の高さを充分に高くすることができる。従って、半導体
レーザ素子９を活性層10から遠い方の主面にてマウンテ
ィングすることが必要でなくなり、活性層10から近い方
の主面にてマウンティングして放熱効果を高めることが
可能になる。これが半導体レーザ素子９を半導体基板１
に支持体６を介してマウンティングする第２の理由であ
る。

尚、本実施例のように支持体６の前面（プリズム側の
面）とプリズム３の傾斜面５の下端とを一致するように
することとすればプリズム３あるいは支持体６の位置合
せ精度をより高めることが容易になる。

（H.発明の効果） 以上に述べたように、本発明光集積回路装置は、半導
体レーザ素子が半導体基板上に支持体を介して配置さ
れ、上記支持体に半導体レーザ素子の光出射端面よりも
前方に突出した迷光遮断部が形成されてなることを特徴
とするものである。

従って、本発明光集積回路装置によれば、半導体レー
ザ素子から下向きに出射され迷光となる確率の高いレー
ザ光を支持体の迷光遮断部によって遮断することがで
き、迷光を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明光集積回路装置の一つの実施例を示す断
面図、第２図及び第３図は背景技術を示すもので、第１
図は断面図、第２図は回路図、第３図は回路図、第４図
は第２図に示した構造の光集積回路装置が持つところの
本発明が解決しようとする問題点を示す断面図である。 符号の説明 １……半導体基板、 ２……フォトダイオード、 ３……プリズム、 ５……一端面（傾斜面）、６……支持体、 ８……迷光遮断部、11……光出射端面。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板の表面部に複数のフォトダイオ
   ードからなる光検知部が形成され、 上記半導体基板の光検知部上にプリズムが設けられ、 上記半導体基板上の上記プリズムの一端面側に半導体レ
   ーザ素子が配置され、 上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を上記プ
   リズムの上記端面にて反射し記録媒体からの戻り光を該
   端面からプリズム内へ導光して上記光検知部のフォトダ
   イオードにより受光することによりサーボのための検知
   及び／又はデータの読取をする光集積回路装置におい
   て、 上記半導体レーザ素子が半導体基板上に支持体を介して
   配置され、 上記支持体に、支持体レーザ素子の光出射端面よりも前
   方に突出し、光出射高さよりも適宜低くされた迷光遮断
   部が形成されてなる ことを特徴とする光集積回路装置