JP2590902B2 - 発光・受光複合素子 - Google Patents
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は発光・受光複合素子に係り、特に半導体基板
に発光素子と受光素子を一体に集積化した発光・受光複
合素子に関する。
に発光素子と受光素子を一体に集積化した発光・受光複
合素子に関する。
本発明は半導体基板に受光素子を形成し、この受光素
子上に光路分岐用光学部品を配設すると共に半導体基板
上に発光素子を設けた発光・受光複合素子に於いて、光
路分岐用光学部品内で反射，散乱して受光素子に入射す
る光の伝播を阻止する阻止手段を光路分岐用光学部品に
設けることで、受光素子に達する信号検出に不要な光を
阻止し、安定な検出信号が得られる様にしたものであ
る。
子上に光路分岐用光学部品を配設すると共に半導体基板
上に発光素子を設けた発光・受光複合素子に於いて、光
路分岐用光学部品内で反射，散乱して受光素子に入射す
る光の伝播を阻止する阻止手段を光路分岐用光学部品に
設けることで、受光素子に達する信号検出に不要な光を
阻止し、安定な検出信号が得られる様にしたものであ
る。
CD（コンパクトディスク）等のピット情報を検出する
ための光学ヘッドとしては種々の構造のものが提案され
ている。第７図は本出願人が先に特願昭61−38575号で
提案した発光・受光複合素子を用いた光学ヘッドの斜視
図を示すものである。
ための光学ヘッドとしては種々の構造のものが提案され
ている。第７図は本出願人が先に特願昭61−38575号で
提案した発光・受光複合素子を用いた光学ヘッドの斜視
図を示すものである。
第７図において、（１）は全体として光学ヘッドを示
し、矩形状のシリコン等の半導体基板（２）の主面の例
えば左半分の位置にPINダイオード等の受光素子として
の第１の光検出素子（３）を形成する。この第１の光検
出素子（３）は例えば２組の３分割された光検出素子
（3a），（3b）からなる。更に半導体基板（２）の主面
の右半分の位置に必要に応じてモニタ用のPINダイオー
ド等からなる受光素子としての第２の光検出素子（４）
が形成される。これら第１及び第２の光検出素子
（３），（４）間においてレーザ半導体チップ等の受光
素子（５）が半導体基板（２）に半田等で直接固定され
ると共に、断面台形の光路分岐用光学部品即ち、プリズ
ム（６）が第１の光検出素子（３）の上に固定されて発
光・受光複合素子（1a）が形成される。このプリズム
（６）のレーザ半導体チップ（５）の活性層の発光点と
対向している面（6a）は半透過反射面となされ、半導体
基板（２）に接している面（6b）のうち光検出素子（3
a），（3b）と接する面以外と、面（6b）に対向してい
る面（6c）は共に反射面となされている。
し、矩形状のシリコン等の半導体基板（２）の主面の例
えば左半分の位置にPINダイオード等の受光素子として
の第１の光検出素子（３）を形成する。この第１の光検
出素子（３）は例えば２組の３分割された光検出素子
（3a），（3b）からなる。更に半導体基板（２）の主面
の右半分の位置に必要に応じてモニタ用のPINダイオー
ド等からなる受光素子としての第２の光検出素子（４）
が形成される。これら第１及び第２の光検出素子
（３），（４）間においてレーザ半導体チップ等の受光
素子（５）が半導体基板（２）に半田等で直接固定され
ると共に、断面台形の光路分岐用光学部品即ち、プリズ
ム（６）が第１の光検出素子（３）の上に固定されて発
光・受光複合素子（1a）が形成される。このプリズム
（６）のレーザ半導体チップ（５）の活性層の発光点と
対向している面（6a）は半透過反射面となされ、半導体
基板（２）に接している面（6b）のうち光検出素子（3
a），（3b）と接する面以外と、面（6b）に対向してい
る面（6c）は共に反射面となされている。
上述の構成において、レーザ半導体チップ（５）の活
性層から放射されたレーザビーム（7a）はプリズム
（６）の半透過反射面（6a）で反射され、図示しない対
物レンズを介して光ディスク上に入射レーザビーム（7
b）として照射され、ディスクで反射された入射レーザ
ビーム（7b）の反射光はプリズム（６）の面（6a）を透
過し、第１の１組目の光検出素子（3a）に入射され、こ
こで反射された透過光はプリズム（６）の面（6c）で反
射して第１の２組目の光検出素子（3b）に入射されて、
ディスクのピットに対応するデータを検出する。尚（7
c）はレーザ半導体チップ（５）の反対の活性層から放
出されるモニタ用の出射レーザビームを示す。
性層から放射されたレーザビーム（7a）はプリズム
（６）の半透過反射面（6a）で反射され、図示しない対
物レンズを介して光ディスク上に入射レーザビーム（7
b）として照射され、ディスクで反射された入射レーザ
ビーム（7b）の反射光はプリズム（６）の面（6a）を透
過し、第１の１組目の光検出素子（3a）に入射され、こ
こで反射された透過光はプリズム（６）の面（6c）で反
射して第１の２組目の光検出素子（3b）に入射されて、
ディスクのピットに対応するデータを検出する。尚（7
c）はレーザ半導体チップ（５）の反対の活性層から放
出されるモニタ用の出射レーザビームを示す。
上述の如き発光・受光複合素子（1a）に於いてレーザ
半導体チップ（５）から出射した光のうちでプリズム
（６）を通って直接第１の光検出素子（３）に入射し、
検出信号に対して雑音となる不要光（迷光）については
本出願人は先にこれらの阻止手段を種々提案している。
半導体チップ（５）から出射した光のうちでプリズム
（６）を通って直接第１の光検出素子（３）に入射し、
検出信号に対して雑音となる不要光（迷光）については
本出願人は先にこれらの阻止手段を種々提案している。
従来の発光・受光複合素子（1a）でプリズムに入射し
た不要光を除去したにかかわらず、他の種類の不要光が
発生して第１の光検出素子に得られる検出信号に悪影響
を与えていることが判った。以下、他の種類の不要光の
発生原因を第８図を用いて説明する。第８図は第７図の
Ｉ−Ｉ線断面をＡ−Ａ方向に視た一部側断面図である。
半導体基板（２）の主面上に形成した第１の光検出素子
（３）上に配設されたプリズム（６）の半透過反射面
（6a）以外の左右及び後部側壁（6d），（6e），（6f）
は未研磨面と成され、例えばくもりガラス状と成ってい
る。この為に、レーザ半導体チップ（５）の活性面から
放出されたレーザビーム（7a）が半透過反射面（6a）か
ら一部透過して、プリズム（６）内の側壁（6d）〜（6
f）で反射，散乱され、破線の反射，散乱光（８）とし
て示す様に光検出素子（3a），（3b）の受光面に対して
入射角θ１が小さくなる様な不要光が再び入射される。
この様な不要光は第１の光検出素子（３）のRF信号中に
直流オフセット信号として重畳されて、検出信号に悪い
影響を与える。この様にプリズム内で反射，散乱を繰り
返す不要光の多く存在する他の理由はプリズム材の屈折
率が空気中の屈折率より大きいために不要光が空気中に
放出されないためである。
た不要光を除去したにかかわらず、他の種類の不要光が
発生して第１の光検出素子に得られる検出信号に悪影響
を与えていることが判った。以下、他の種類の不要光の
発生原因を第８図を用いて説明する。第８図は第７図の
Ｉ−Ｉ線断面をＡ−Ａ方向に視た一部側断面図である。
半導体基板（２）の主面上に形成した第１の光検出素子
（３）上に配設されたプリズム（６）の半透過反射面
（6a）以外の左右及び後部側壁（6d），（6e），（6f）
は未研磨面と成され、例えばくもりガラス状と成ってい
る。この為に、レーザ半導体チップ（５）の活性面から
放出されたレーザビーム（7a）が半透過反射面（6a）か
ら一部透過して、プリズム（６）内の側壁（6d）〜（6
f）で反射，散乱され、破線の反射，散乱光（８）とし
て示す様に光検出素子（3a），（3b）の受光面に対して
入射角θ１が小さくなる様な不要光が再び入射される。
この様な不要光は第１の光検出素子（３）のRF信号中に
直流オフセット信号として重畳されて、検出信号に悪い
影響を与える。この様にプリズム内で反射，散乱を繰り
返す不要光の多く存在する他の理由はプリズム材の屈折
率が空気中の屈折率より大きいために不要光が空気中に
放出されないためである。
本発明は叙上の欠点に鑑み成されたもので、その目的
とするところは、プリズム内に入射した光が反射，散乱
を起して受光素子に入射する検出信号に寄与しない不要
光を阻止して安定な検出信号の得られる発光・受光複合
素子を提供せんとするものである。
とするところは、プリズム内に入射した光が反射，散乱
を起して受光素子に入射する検出信号に寄与しない不要
光を阻止して安定な検出信号の得られる発光・受光複合
素子を提供せんとするものである。
本発明は半導体基板（２）と、この半導体基板（２）
の主面上に配された発光素子（５）と、半導体基板
（２）の主面に形成された、発光素子（５）からの光を
受ける受光素子（３）と、該受光素子（３）の受光面に
接する如く半導体基板（２）の主面上に配された光路分
岐用光学部品（６）とを有する発光・受光複合素子（1
a）に於いて、光路分岐用光学部品（６）内で反射，散
乱して、受光素子（３）に入射する光の伝播を阻止する
阻止手段（9a）〜（9e）を、光路分岐用光学部品（６）
に設けたものである。
の主面上に配された発光素子（５）と、半導体基板
（２）の主面に形成された、発光素子（５）からの光を
受ける受光素子（３）と、該受光素子（３）の受光面に
接する如く半導体基板（２）の主面上に配された光路分
岐用光学部品（６）とを有する発光・受光複合素子（1
a）に於いて、光路分岐用光学部品（６）内で反射，散
乱して、受光素子（３）に入射する光の伝播を阻止する
阻止手段（9a）〜（9e）を、光路分岐用光学部品（６）
に設けたものである。
本発明の発光・受光複合素子（1a）によれば、光路分
岐用光学部品（６）内に入射して光路分岐用光学部品
（６）内で反射，散乱し、受光素子（３）に入射される
信号検出に寄与しない不要光は阻止手段（9a）〜（9e）
によって光路分岐用光学部品（６）外に放出されるか吸
収されて阻止する様に成される。
岐用光学部品（６）内に入射して光路分岐用光学部品
（６）内で反射，散乱し、受光素子（３）に入射される
信号検出に寄与しない不要光は阻止手段（9a）〜（9e）
によって光路分岐用光学部品（６）外に放出されるか吸
収されて阻止する様に成される。
以下、本発明の発光・受光複合素子の一実施例を第１
図乃至第６図について詳記する。
図乃至第６図について詳記する。
第１図は本発明の発光・受光複合素子を光学ヘッドに
適用した場合の斜視図を示すものである。第１図におい
て、第７図及び第８図に示した従来例と対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。第１図で発光
・受光複合素子（1a）上に載置した光路分岐用光学部
品、即ちプリズム（６）は受光素子である第１の光検出
素子（3a），（3b）上に置かれ、発光素子であるレーザ
半導体チップ（５）からのレーザビーム（7a）はプリズ
ム（６）の半透過反射面（6a）に入射される。本発明に
用いられるプリズム（６）は後部側壁（6f）の形状を変
化させることで阻止手段を構成し、プリズム（６）内で
反射，散乱を繰り返して生じた不要光によって、第１の
光検出素子（3a），（3b）に得られる検出信号の感度が
低下し、検出誤差が増大する問題を解決している。
適用した場合の斜視図を示すものである。第１図におい
て、第７図及び第８図に示した従来例と対応する部分に
は同一符号を付して重複説明を省略する。第１図で発光
・受光複合素子（1a）上に載置した光路分岐用光学部
品、即ちプリズム（６）は受光素子である第１の光検出
素子（3a），（3b）上に置かれ、発光素子であるレーザ
半導体チップ（５）からのレーザビーム（7a）はプリズ
ム（６）の半透過反射面（6a）に入射される。本発明に
用いられるプリズム（６）は後部側壁（6f）の形状を変
化させることで阻止手段を構成し、プリズム（６）内で
反射，散乱を繰り返して生じた不要光によって、第１の
光検出素子（3a），（3b）に得られる検出信号の感度が
低下し、検出誤差が増大する問題を解決している。
上述の阻止手段の構成を第１図のII−II線に沿った断
面をＢ−Ｂ方向に視た第２図の一部側断面図によって説
明する。第２図に示す様に側面から視て、プリズム
（６）を略菱形と成し、プリズムの後部側壁（6f）の立
ち上げ角度θ２を鈍角としたものである。この様にプリ
ズム（６）を構成すると、レーザ半導体チップ（５）か
ら出射したレーザビーム（7a）はプリズムの半透過反射
面（6a）に到達して一部がプリズム内に透過する。レー
ザ半導体チップ（５）の出射角によって透過光はプリズ
ム（６）の下側の面（6b）に達して反射されて後部側壁
（6f）に到る光路（11a）と、直接後部側壁（6f）に達
する光路（11b）と、上側の面（6c）に達して反射され
て後部側壁（6f）に到着する光路（11c）等があるが、
これらの光路（11a）〜（11c）を経て後部側壁（6f）に
達した透過光は上側の面（6c）と後部側壁（6f）間で反
射を繰り返して上部稜線（12a）から出射することで、
不要光の阻止手段（9a）が構成される。
面をＢ−Ｂ方向に視た第２図の一部側断面図によって説
明する。第２図に示す様に側面から視て、プリズム
（６）を略菱形と成し、プリズムの後部側壁（6f）の立
ち上げ角度θ２を鈍角としたものである。この様にプリ
ズム（６）を構成すると、レーザ半導体チップ（５）か
ら出射したレーザビーム（7a）はプリズムの半透過反射
面（6a）に到達して一部がプリズム内に透過する。レー
ザ半導体チップ（５）の出射角によって透過光はプリズ
ム（６）の下側の面（6b）に達して反射されて後部側壁
（6f）に到る光路（11a）と、直接後部側壁（6f）に達
する光路（11b）と、上側の面（6c）に達して反射され
て後部側壁（6f）に到着する光路（11c）等があるが、
これらの光路（11a）〜（11c）を経て後部側壁（6f）に
達した透過光は上側の面（6c）と後部側壁（6f）間で反
射を繰り返して上部稜線（12a）から出射することで、
不要光の阻止手段（9a）が構成される。
第３図乃至第５図は上述の原理に基づいて不要光の阻
止手段（9c）〜（9d）を構成させた他の実施例を示す一
部側断面図及び斜視図である。
止手段（9c）〜（9d）を構成させた他の実施例を示す一
部側断面図及び斜視図である。
第３図の場合は側面から視たプリズム（６）の形状を
台形状と成したものであり、この場合は下部稜線（12
b）から不要光を出射させて、後部側壁（6f）に不要光
の阻止手段（9e）を構成させたものである。
台形状と成したものであり、この場合は下部稜線（12
b）から不要光を出射させて、後部側壁（6f）に不要光
の阻止手段（9e）を構成させたものである。
第４図は側面から視てプリズム（６）の後部側壁（6
f）の厚み方向に三角形状の切り込みを入れて不要光を
プリズム（６）の上下稜線（12a），（12b）から出射さ
せて不要光の阻止手段（9c）を構成させたものである。
f）の厚み方向に三角形状の切り込みを入れて不要光を
プリズム（６）の上下稜線（12a），（12b）から出射さ
せて不要光の阻止手段（9c）を構成させたものである。
第５図の斜視図ではプリズム（６）の後部側壁（6f）
の幅方向に複数の三角形状の切り込みを設け、各三角形
内を反射させて頂点に沿った稜線（13）から不要光（11
d）を出射させて不要光の阻止手段（9d）を構成させた
ものである。
の幅方向に複数の三角形状の切り込みを設け、各三角形
内を反射させて頂点に沿った稜線（13）から不要光（11
d）を出射させて不要光の阻止手段（9d）を構成させた
ものである。
第６図A,Bは本発明の更に他の実施例を示すものであ
り、第６図Ａは平面図、第６図Ｂは第２図と同様に一部
側断面図である。
り、第６図Ａは平面図、第６図Ｂは第２図と同様に一部
側断面図である。
第６図A,Bに於いてはプリズム（６）の後部側壁（6
f）の形状は変えずに、少くとも左右側壁（6d），（6
e）及び後部側壁（6f）に光吸収部材（14）を塗布した
ものである。この光吸収部材はレーザ半導体チップ
（５）から放出される発振波長に応じた部材が選択さ
れ、例えば、黒色塗料等がパターニングされる。尚、プ
リズム（６）の上側の面（6c）は入射レーザビーム（7
b）がディスクで反射されて帰って来た信号検出光を反
射させて光検出素子（3b）に入射させるために必要であ
るので、この様な光の反射する領域（10）には光吸収部
材（14）を塗布せず、第６図Ａ図示の様に上側の面の後
部に一部光吸収部材を塗布する様にするとよい。又、光
吸収部材（14）としてはプリズム（６）と同等の屈折率
を有する材料を選択することで境界面の反射を無くす事
が出来る。
f）の形状は変えずに、少くとも左右側壁（6d），（6
e）及び後部側壁（6f）に光吸収部材（14）を塗布した
ものである。この光吸収部材はレーザ半導体チップ
（５）から放出される発振波長に応じた部材が選択さ
れ、例えば、黒色塗料等がパターニングされる。尚、プ
リズム（６）の上側の面（6c）は入射レーザビーム（7
b）がディスクで反射されて帰って来た信号検出光を反
射させて光検出素子（3b）に入射させるために必要であ
るので、この様な光の反射する領域（10）には光吸収部
材（14）を塗布せず、第６図Ａ図示の様に上側の面の後
部に一部光吸収部材を塗布する様にするとよい。又、光
吸収部材（14）としてはプリズム（６）と同等の屈折率
を有する材料を選択することで境界面の反射を無くす事
が出来る。
上述構成に依れば、不要光と成るプリズム（６）への
透過入射光（11a）〜（11c）のほとんどが光吸収部材
（14）で吸収されて不要光の阻止手段（9e）が構成出来
る。
透過入射光（11a）〜（11c）のほとんどが光吸収部材
（14）で吸収されて不要光の阻止手段（9e）が構成出来
る。
本発明は叙上の如く構成させて、光検出素子に達する
プリズム内で反射，散乱する不要光をプリズム後部側壁
形状を変えるか、側壁に光吸収部材を塗布する等で、プ
リズムに不要光の阻止手段を設けることで、検出信号と
不要光との分離を電気的に行なわなくてもよいので、電
気回路を用いずに不要光を構造的に阻止出来るので廉価
に安定して検出信号が光検出手段から得られる特長を有
する。
プリズム内で反射，散乱する不要光をプリズム後部側壁
形状を変えるか、側壁に光吸収部材を塗布する等で、プ
リズムに不要光の阻止手段を設けることで、検出信号と
不要光との分離を電気的に行なわなくてもよいので、電
気回路を用いずに不要光を構造的に阻止出来るので廉価
に安定して検出信号が光検出手段から得られる特長を有
する。
第１図は本発明の発光・受光複合素子を光学ヘッドに用
いた一実施例の斜視図、第２図乃至第４図は第１図のII
−II線に沿う断面をＢ−Ｂ方向から視た種々の実施例の
側断面図、第５図は本発明の他の実施例の要部斜視図、
第６図は本発明の更に他の実施例を示す要部平面及び側
断面図、第７図は従来の発光・受光複合素子を光学ヘッ
ドに用いた場合の斜視図、第８図は第７図のＩ−Ｉ線に
沿う断面をＡ−Ａ方向から視た側断面図である。 （１）は光学ヘッド、（1a）は発光・受光複合素子、
（３）は第１の光検出素子、（５）はレーザ半導体チッ
プ、（６）はプリズム、（9a）〜（9e）は阻止手段であ
る。
いた一実施例の斜視図、第２図乃至第４図は第１図のII
−II線に沿う断面をＢ−Ｂ方向から視た種々の実施例の
側断面図、第５図は本発明の他の実施例の要部斜視図、
第６図は本発明の更に他の実施例を示す要部平面及び側
断面図、第７図は従来の発光・受光複合素子を光学ヘッ
ドに用いた場合の斜視図、第８図は第７図のＩ−Ｉ線に
沿う断面をＡ−Ａ方向から視た側断面図である。 （１）は光学ヘッド、（1a）は発光・受光複合素子、
（３）は第１の光検出素子、（５）はレーザ半導体チッ
プ、（６）はプリズム、（9a）〜（9e）は阻止手段であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 悦史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (72)発明者 大井上 博 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−243964（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板と、該半導体基板の主面上に配
された発光素子と、上記半導体基板の主面に形成され
た、上記発光素子からの光を受ける受光素子と、該受光
素子の受光面に接する如く上記半導体基板の主面上に配
された光路分岐用光学部品とを有する発光・受光複合素
子に於いて、 上記光路分岐用光学部品内で反射，散乱して、上記受光
素子に入射する光の伝播を阻止する阻止手段を、上記光
路分岐用光学部品に設けたことを特徴とする発光・受光
複合素子。
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