JPH08321066A - 光ピックアップ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 極端な精度を必要とすることなく、比較的簡
単なウェハプロセスで多数の機能を集積化し、光ピック
アップの小型化・軽量化を図る。 【構成】 レーザダイオード２４から出力されたレーザ
ビームは、表面ミラー１４で反射された後グレーティン
グ２６に入射し、ここで±１次回折光を含めて３つのビ
ームが得られる。往路の３つのビームは、ホログラム素
子２８を透過し、光ディスクに入射する。光ディスクか
ら反射された復路の３つのレーザビームは、ホログラム
素子２８に入射し、ここで出射方向がそれぞれ２分割さ
れる。分割後の各ビームは、光検出器１６，１８にそれ
ぞれ入射する。サブマウント２０のレーザダイオード設
置面２２は、異方性エッチングを行う必要はなく、光学
面である必要もないので、簡便で安価に得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ＣＤ，ＭＤ，ＬＤなど
の光情報記録媒体に対して情報の記録又は再生を行うた
めの光ピックアップにかかり、特に、その小型・軽量化
に好適な改良に関する。

【０００２】

【背景技術】ＣＤ，ＭＤ，ＬＤなどの光ディスクに対し
て情報の記録，再生を行うための光ピックアップとして
は、既に各種のものが知られている。いくつかの例を示
すと、以下の通りである。 （1）特開平４−２３８１２１号公報：光路変換用ミラ
ーと光検出器が同一基板上に形成された焦点検出装置が
開示されている。 （2）特開平２−５２４８７号公報：面発光半導体レー
ザを用い、これと光検出器とを単一のハウジング内に組
み合わせたハイブリッド・デバイスが開示されている。

【０００３】（3）特開平５−３０７７６０号公報：半
導体基板とホログラムとを一体化した光ピックアップが
開示されている。 （4）特開平４−３１８３３２号公報：反射型ホログラ
ムを用い、光路変換機能と、復路光束の分岐機能を１部
品で実現した光ピックアップヘッド装置が開示されてい
る。 （5）特開平１−３０３６３８号公報：ホログラム素
子，ディテクタ，半導体レーザ，レンズを同一チップ上
にモノリシックに集積化した光ピックアップ装置が開示
されている。

【０００４】（6）特開平６−７９７９３号公報：光路
変換用ミラー，反射型ホログラム，光検出器を同一基板
上に形成した光ピックアップが開示されている。 これらのように、光ピックアップの小型・軽量化やコス
トダウンを目的として、個別の部品が果たしていた各種
機能を同一基板上に集積化しようとする試みが広く行わ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術には次のような不都合がある。まず、前
記（1）の従来例では、光検出器と光路変換用ミラーは
同一の半導体基板上に形成されているものの、その半導
体基板と半導体レーザとが別々に基板に取り付けられて
いる。このため、各々の取付け精度を管理する必要があ
る。また、いわゆるビームスプリッタの機能が半導体基
板上に集積されておらず、別部品としてビームスプリッ
タ機能を持ったホログラム素子を必要とする。このた
め、部品点数が増えて組立・調整の工程が増えるなど、
コストダウンや生産設備の簡素化，あるいは小型・軽量
化の点で限界がある。

【０００６】前記（2）の従来例では、面発光半導体レ
ーザを光検出器基板に取り付ける構成となっている。こ
のため、面発光半導体レーザを取り付ける際にウェハプ
ロセスによる位置合わせマークなどが利用でき、位置精
度を出しやすい。前記（3）の従来例も、同様に位置精
度を出しやすい。

【０００７】しかし、これら（2），（3）のいずれも、
光路変換にウェハの４５゜エッチング面を用いているた
め、次のような不都合がある。 （1）エッチングによって形成したミラーを往路の光学
系に用いている。このため、エッチング面を非常に高精
度，例えば波面収差のＲＭＳＤ＜0.02λ（λはレーザ光
の波長）となるように仕上げる必要がある。従って、製
造工程の管理や検査が複雑になり、歩留りの向上が難し
い。 （2）異方性エッチングを行うため、結晶軸が所定の方
向になるようなウェハを選択する必要があり、ウェハの
コストアップとなるとともに、厳しい管理も必要とな
る。 （3）エッチングを行う必要から、ウェハプロセスの工
程が複雑になり、かつ所要時間が長くなる。このため、
設備の複雑化やコストアップを招く。

【０００８】次に、前記（4）の従来例では、光学系と
しては２機能が１部品に集積されているが、光検出器な
どの電気的機能は一切集積されていない。このため、
（1）の従来例と同様に、コストダウンや生産設備の簡
素化，小型・軽量化の点で限界がある。（5）の従来例
では、多くの機能が一体に集積化された構造となってい
るが、４５゜面とレーザ端面の角度の異なる２面のエッ
チングを行う必要があるなど、必ずしも現実的とはいえ
ない。

【０００９】次に、前記（6）の従来例では、主要な機
能が全て一体に集積化されており、前記（1）や（4）の
従来例の欠点は一応排除されている。しかし、ホログラ
ム領域が、半透過反射膜，ホログラムパターン，グレー
ティングカップラの３重構造となっているため、不要光
発生の低減がやや困難で効率の向上が難しい。また、グ
レーティングカップラのピッチがサブミクロンオーダと
小さいため、量産に高度な技術を必要とする。更に、導
波路の各種パラメータを高精度に管理する必要があると
ともに、波長依存度が大きく耐環境性に乏しいという不
都合がある。

【００１０】この発明は、以上の点に着目したもので、
極端な精度を必要とすることなく、比較的簡単なウェハ
プロセスで多数の機能を集積化し、光ピックアップ，ひ
いては光ディスク装置の小型化・軽量化を図り、コスト
ダウンや生産設備の簡素化を実現することを、その目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段と作用】前記目的を達成す
るため、この発明は、レーザ光源から出射されたレーザ
光の光路を情報記録媒体の方向に変換するための光路変
換用ミラーと、情報記録媒体からの復路のレーザ光を検
出するための光検出器とを、基板の同一平面上に一体に
構成するとともに、前記レーザ光源から出射したレーザ
光が前記光路変換用ミラーに入射するようにレーザ光源
が設置される設置面と所定角度を有する接触面によっ
て、サブマウントを前記基板に取り付けたことを特徴と
するものである。

【００１２】また、他の発明は、レーザ光源から出射さ
れたレーザ光の光路を情報記録媒体の方向に変換すると
ともに、情報記録媒体からの復路のレーザ光を回折する
ための反射型ホログラム素子と、復路のレーザ光を検出
するための光検出器を、一体に基板に構成するととも
に、前記ホログラム素子によって得られたレーザ光を、
前記光検出器に入射するための外部ミラーを備えたこと
を特徴とするものである。この発明の前記及び他の目
的、特徴、利点は、次の詳細な説明及び添付図面から明
瞭になろう。

【００１３】

【好ましい実施例の説明】この発明には数多くの実施例
が有り得るが、ここでは適切な数の実施例を示し、詳細
に説明する。 ＜実施例１＞最初に、図１〜図４を参照しながら実施例
１について説明する。図１は実施例の斜視図であり、図
２は断面図である。これらの図において、光電子集積回
路（ＯＥＩＣ）を構成するウエハ１０は、リードフレー
ムを備えたモールドパッケージ（図示せず）に４５゜の
角度で取り付けられている。このウエハ１０のほぼ中央
正面には光路変換用のミラー１４が形成されており、そ
の周囲にはモニタダイオード１２が形成されている。こ
れらモニタダイオード１２と表面ミラー１４との間に
は、両者の動作が干渉することなく独立して良好に行わ
れるように、光学的分離領域１７が形成されている。

【００１４】このモニタダイオード１２の左右両側に
は、光検出器１６，１８がそれぞれ形成されている。こ
の実施例はいわゆる３ビームタイプのピックアップであ
り、これに対応して光検出器１６は検出部１６Ａ，１６
Ｂ，１６Ｃに３分割されている。光検出器１８について
も同様である。従って、光路変換用ミラー１４と光検出
器１６，１８とはウエハ１０の同一平面上に形成される
ことになる。

【００１５】次に、ウエハ１０のモニタダイオード１２
の下側には、レーザダイオード（レーザ光源）用のサブ
マウント２０が取り付けられている。このサブマウント
２０には、そのウエハ１０への接触面２１に対して４５
゜の角度を有する設置面２２が形成されており、この設
置面２２上にレーザダイオード２４が設けられている。
これにより、レーザダイオード２４から出力されたレー
ザビームが表面ミラー１４でほぼ直角に反射され、後述
するグレーティング２６，ホログラム素子２８を介して
ディスク（図示せず）側に出射されるようになってい
る。

【００１６】この表面ミラー１４による反射レーザビー
ムの光路には、３つのビームを得るためのグレーティン
グ２６と、ディスク（図示せず）から反射された復路の
ビームを光検出器１６，１８に入射させるための非分割
ホログラム素子２８が設けられている。これらのグレー
ティング２６，ホログラム素子２８は、樹脂ブロック３
０の表裏面にそれぞれ形成されており、この樹脂ブロッ
ク３０がウエハ１０の上部に配置されている。

【００１７】次に、図３を参照しながらウエハ１０に対
するレーザダイオード２４の取付けについて説明する。
サブマウント２０及びレーザダイオード２４の部分を取
り出すと、図３（A）に示すようになる。この状態で
は、設置面２２が４５゜傾いており、この斜面にレーザ
ダイオード２４が位置している。現在一般的に行われて
いるワイヤボンディングの手法では、このような傾き面
に対するボンディング作業を行うことはできないので、
例えば、同図（B）に示すような治具３２を用意する。
そして、この治具３２の凹部３４にサブマウント２０を
図示のようにセットし、設置面２２が水平となるように
する。

【００１８】この状態で、同図（C）に示すようにキャ
ピラリ３６でワイヤボンディングを行うようにすれば、
現行の手法でサブマウント２０上にボンディングを行う
ことができる。なお、サブマウント２０の設置面２２上
には、予めボンディングパットを形成しておく。なお、
４５゜傾き面にボンディングできる手法があれば、レー
ザダイオード２４を直接サブマウント２０にボンディン
グできる。

【００１９】次に、このようして得たチップアセンブリ
は、上述したようにウエハ１０に取り付けられるが、ウ
エハ１０に予め位置決め用パターンを設けておくと好都
合である。ウエハ１０上には、モニタダイオード１２，
光検出器１６，１８が形成されているが、これらを形成
するウエハプロセス中でサブマウント２０の位置決め用
パターンを形成しておく。このようにすると、非常に高
い精度でサブマウント２０の位置決めを行うことがで
き、作業を効率的に行うことができる。また、サブマウ
ント２０から更にウエハ１０に接続を行うように電気的
接続用電極パターンを形成すれば、ウエハ１０側からレ
ーザダイオード２４に対する電極引出しを行うことがで
きる。

【００２０】次に、以上のように構成された実施例１の
作用を説明する。レーザダイオード２４から出力された
レーザビームは、表面ミラー１４に入射する。レーザビ
ームは、表面ミラー周囲のモニタダイオード１２にも入
射し、ここで光電変換される。変換後の信号は、レーザ
ダイオード２４にフィードバックされ、これによってレ
ーザダイオード２４の発光強度が制御される。他方、表
面ミラー１４で反射された往路のレーザビームは、グレ
ーティング２６に入射し、ここで±１次回折光を含めて
３つのビームが得られる。３つのビームは、ホログラム
素子２８を透過し、光ディスク（図示せず）に入射す
る。

【００２１】次に、光ディスクから反射された復路の３
つのレーザビームは、ホログラム素子２８に入射し、こ
こで出射方向がそれぞれ２分割される。分割後の各ビー
ムは、光検出器１６，１８にそれぞれ入射する。すなわ
ち、一方の３ビームは、光検出器１６の検出部１６Ａ，
１６Ｂ，１６Ｃにそれぞれ入射し、他方の３ビームは、
光検出器１８の検出部１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃにそれぞ
れ入射する。そして、各検出部の検出値に公知の演算を
行うことで、フォーカスエラー，トラッキングエラー，
信号検出が行われる。このように、光検出器１６，１８
で、相補的にエラーや信号の検出が行われる。

【００２２】ところで、本実施例によれば、往路のレー
ザビームが４５゜の角度で表面ミラー１４に入射するよ
うにするためのサブマウント２０の設置面２２は、前記
背景技術のような異方性エッチングを行う必要はなく、
また、光学面（鏡面）である必要もない。すなわち、４
５゜の角度であって、レーザダイオード２４を設置でき
る程度であればよい。このため、前記背景技術よりも簡
便で安価に得ることができる。また、サブマウント２０
とウエハ１０との位置精度も、ウエハプロセスによって
形成された位置決めパターンを利用することで、極めて
高くできる。また、ウエハ表面をミラー１４として使用
しており、部品点数の削減や製造工程の簡略化が可能と
なる。また、グレーティング２６で得られた±１次回折
光を利用しており、レーザ光が効率的に利用されてい
る。

【００２３】このように、実施例１によれば、作製に極
端な精度を必要としたり、あるいは効率を犠牲にするこ
となく、多数の機能を１部品に集積化することができ、
光ピックアップ，ひいては光ディスク装置を小型・軽量
化し、コストダウンや生産設備の簡素化が実現できる。

【００２４】なお、前記実施例では、サブマウント２０
の端部にレーザダイオード２４の出射端面が位置する配
置としたが、図４に示すように、サブマウント２０の設
置面２２の中央部分にレーザダイオード２４を配置し、
そのレーザビーム出射面側にビームの広がりに沿った凹
部３８を形成するようにしてもよい。

【００２５】＜実施例２＞次に、図５〜図８を参照しな
がら実施例２について説明する。まず、図５に示す第１
の例から説明する。同図（A）において、ＯＥＩＣを構
成するウエハ４０のほぼ中央には、立上げミラーを兼ね
た反射型のホログラム素子４２が形成されている。そし
て、その左右側面には、それぞれ３分割された光検出器
４４，４６が設けられており、ホログラム素子４２の周
囲にはモニタダイオード４８が形成されている。ホログ
ラム素子４２は、ディスクからの反射光がレーザダイオ
ードの発光に干渉しないように、入射レーザビームに対
する回折角が少し広く設定されている。

【００２６】他方、レーザダイオード５０は、ウエハ４
０に近接して配置されており、その出射端面５２は、そ
の形状，すなわち、同図（B）に示す出射端面５２のサ
イズｘ，ｙ，及び発光点の高さｚが、ホログラム素子４
２から入射したレーザビームを反射できるように、それ
ぞれ設定されている。

【００２７】次に、この第１の例の動作を説明すると、
レーザダイオード５０から出力されたレーザビームは、
ホログラム素子４２に入射する。このホログラム素子４
２は、立上げミラーを兼用しているので、往路のレーザ
ビーム（０次反射光）は図の上方に反射出力される。そ
の後、レーザビームは、例えば図示しないグレーティン
グに入射し、これによって得られた３つのビームがディ
スクに入射する。なお、ホログラム素子４２の周囲のレ
ーザ光は、モニタダイオード４８に入射し、これによっ
てレーザダイオード５０の発光制御が行われる。

【００２８】ディスクから反射された復路のレーザビー
ムは、再びホログラム素子４２に入射し、これによる回
折作用によってレーザダイオード５０の出射端面５２方
向に出力される。そして、出射端面５２で反射されたレ
ーザビームは、光検出器４４，４６にそれぞれ入射す
る。なお、図中には中心ビームのみが示されている。

【００２９】このように、第１の例によれば、ホログラ
ム素子４２による回折光は、レーザダイオード端面５２
で反射された後光検出器４４，４６に入射する。すなわ
ち、レーザダイオード出射端面５２が外部ミラーとして
利用されている。レーザダイオード５０の発光点と外部
ミラーとして作用する出射端面との関係が予め決まって
いるため、位置決めの精度を出し易いという利点があ
る。

【００３０】次に、図６を参照しながら第２の例につい
て説明する。ウエハ４０の構成は前記第１の例と同様で
ある。この第２の例では、レーザダイオード６０が実施
例１と同様に４５゜のサブマウント６２上に配置されて
いる。そして、このサブマウント６２のレーザダイオー
ド出射側端面６４によって、ホログラム素子４２からの
回折レーザ光が光検出器４４，４６の方向に反射される
構成となっている。

【００３１】次に、図７及び図８を参照しながら第３の
例について説明する。図７には斜視図が示されており、
図８には側面図が示されている。前記第２の例と類似の
構成となっているが、封止樹脂７０の上面側に全反射コ
ーティングによるミラー７１，７２が形成されている。
ホログラム素子７４による回折レーザ光は、それらミラ
ー７１，７２の方向に出力されてそれぞれ反射され、光
検出器４４，４６にそれぞれ入射する。封止樹脂が効率
的に利用された例である。なお、前記封止樹脂７０は、
ウエハ４０，レーザダイオード６０などを封止するため
のものである。

【００３２】＜他の実施例＞この発明は、以上の開示に
基づいて多様に改変することが可能であり、例えば次の
ようなものがある。 （1）ウエハには、光検出力用の光検出器の他、電流−
電圧変換器，増幅器，演算回路などの必要な回路を、一
体（いわゆるモノリシック）に形成してよい。 （2）前記実施例は、本発明を主として３ビームタイプ
の光ピックアップに適用したものであるが、もちろん他
のタイプのものにも適用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次のような効果がある。 （1）光路変換用ミラーと光検出器とを基板の同一平面
上に形成するとともに、この基板にサブマウントを設
け、その所定角度の設置面にレーザ光源を設けることと
したので、極端な作製精度を必要とすることなく、比較
的簡単なウェハプロセスで多数の機能を集積化し、光ピ
ックアップ，ひいては光ディスク装置の小型化・軽量化
を図り、コストダウンや生産設備の簡素化を実現するこ
とができる。

【００３４】（2）反射型ホログラム素子と光検出器と
を同一基板上に形成するとともに、反射型ホログラム素
子から出力された復路の光を外部ミラーで反射して光検
出器に入射させる構成としたので、極端な作製精度を必
要としたり、あるいは効率を犠牲にすることなく、多数
の機能を集積化し、光ピックアップ，ひいては光ディス
ク装置の小型化・軽量化を図り、コストダウンや生産設
備の簡素化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の主要構成を示す斜視図である。

【図２】実施例１の主要構成を示す側面図である。

【図３】実施例１のサブマウントに対するボンディング
手法を示す図である。

【図４】実施例１のサブマウントの他の構成例を示す斜
視図である。

【図５】実施例２の第１の例の主要構成を示す図であ
る。同図（A）は斜視図，（B）はレーザダイオード出射
端面の正面図である。

【図６】実施例２の第２の例の主要構成を示す斜視図で
ある。

【図７】実施例２の第３の例の主要構成を示す斜視図で
ある。

【図８】実施例２の第３の例の主要構成を示す側面図で
ある。

【符号の説明】

１０，４０…ウエハ １２，４８…モニタダイオード １４，７１，７２…ミラー １６，１８，４４，４６…光検出器 １６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ…検
出部 １７…光学的分離領域 ２０，６２…サブマウント ２１…接触面 ２２…設置面 ２４，５０，６０…レーザダイオード ２６…グレーティング ２８，４２…ホログラム素子 ３０…樹脂ブロック ３８…凹部 ５２，６２…出射端面 ７０…封止樹脂

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光源；前記レーザ光源から出射さ
   れたレーザ光の光路を情報記録媒体の方向に変換するた
   めの光路変換用ミラー；前記情報記録媒体からの復路の
   レーザ光を検出するための光検出器；これら光路変換用
   ミラー及び光検出器を同一平面上に一体に構成した基
   板；前記レーザ光源から出射したレーザ光が前記光路変
   換用ミラーに入射するようにレーザ光源が設置される設
   置面を備え、この設置面と所定角度の接触面によって前
   記基板に取り付けられるサブマウント；を備えた光ピッ
   クアップ。
2. 【請求項２】 前記サブマウントのレーザ光源設置面に
   レーザ光源の電気的接続用のボンディングパットが形成
   されており、基板接触面に前記基板との電気的接続用電
   極パターンが形成されていることを特徴とする請求項１
   記載の光ピックアップ。
3. 【請求項３】 前記基板上の光路変換用ミラーの周囲
   に、レーザ光源の光出力モニタ用の光検出器を一体に形
   成したことを特徴とする請求項１又は２記載の光ピック
   アップ。
4. 【請求項４】 レーザ光源；前記レーザ光源から出射さ
   れたレーザ光の光路を情報記録媒体の方向に変換すると
   ともに、前記情報記録媒体からの復路のレーザ光を回折
   するための反射型ホログラム素子；復路のレーザ光を検
   出するための光検出器；これら反射型ホログラム素子及
   び光検出器を一体に構成した基板；前記ホログラム素子
   によって得られたレーザ光を、前記光検出器に入射する
   ための外部ミラー；を備えた光ピックアップ。
5. 【請求項５】 前記外部ミラーをレーザ光源の出射端面
   側又は封止樹脂面に形成したことを特徴とする請求項４
   記載の光ピックアップ。
6. 【請求項６】 前記基板上の反射型ホログラム素子の周
   囲に、レーザ光源の光出力モニタ用の光検出器を一体に
   形成したことを特徴とする請求項４又は５記載の光ピッ
   クアップ。