JPH0836780A

JPH0836780A - 集積型光学ユニット

Info

Publication number: JPH0836780A
Application number: JP6171107A
Authority: JP
Inventors: Toru Musha; 徹武者; Akihiko Yoshizawa; 昭彦吉沢
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-07-22
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1996-02-06

Abstract

(57)【要約】【目的】実装用基板の加工精度を確保でき、光学部品
を正確に位置決めして実装できると共に、小型、薄型
で、安価にでき、しかも耐環境性に優れた集積型光学ユ
ニットを提供する。【構成】少なくとも最上面が（１１０）のシリコンウ
エハからなり、｛１１１｝を側面とする複数の垂直壁を
有する実装用基板600 と、実装用基板600 の（１１１）
垂直壁に固着された半導体レーザ101 と、異なる（１１
１）垂直壁に固着され、光記録媒体からの戻り光を受光
する光検出器306 と、異なる（１１１）垂直壁の少なく
とも２つの凸のコーナに回転止めして固着され、半導体
レーザ101からの光束を光記録媒体側に導くと共に、光
記録媒体からの戻り光を光検出器306 側に導く往復路分
離素子301 とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光記録媒体、特に光
磁気記録媒体に対して情報の記録・再生を行う光記録媒
体装置に用いる集積型光学ユニットに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光学ヘッドとして、例えば、図１
１に示すようなものが提案されている。この光学ヘッド
は、光磁気記録媒体に対して情報の記録・再生を行うも
ので、半導体レーザ１０１からの直線偏光の発散光束を
偏光ビームスプリッタ１０２に入射させ、その接合面に
形成された偏光膜１０３で反射される光束を対物レンズ
１０４を経て光磁気記録媒体１０５の情報トラック１０
６上に微小スポットとして照射している。偏光ビームス
プリッタ１０２の偏光膜１０３は、紙面垂直方向の振動
成分（ｓ偏光）は６０〜９０％反射し、紙面内の振動成
分（ｐ偏光＝信号成分）は、ほぼ１００％透過する特性
を有するように、誘電体多層膜をもって構成され、半導
体レーザ１０１からの直線偏光は、ｓ偏光で偏光膜１０
３に入射するようになっている。

【０００３】光磁気記録媒体１０５で反射され、その偏
光面が記録情報に応じて光軸回りに±θｋ回転された戻
り光は、対物レンズ１０４を経て収束ビームとして再び
偏光ビームスプリッタ１０２に入射し、その偏光膜１０
３を透過することによって、往路に対して空間的に分離
されて多像プリズム１０７に入射する。多像プリズム１
０７は、それぞれ複屈折性結晶からなる第１の三角プリ
ズム１０８および第２の三角プリズム１０９を接合して
構成され、戻り光が最初に入射する第１の三角プリズム
１０８の光学軸は、光磁気信号（以下、ＭＯ信号と言
う）を差動方式で検出するために、戻り光の光軸に対し
て垂直で、かつ紙面垂直方向に４５°傾いて設定され、
第２の三角プリズム１０９の光学軸は、第１の三角プリ
ズム１０８の光学軸に対して、例えばさらに光軸垂直方
向に４５°傾いて設定されている。したがって、多像プ
リズム１０７に入射した戻り光は、実質上３本の光束に
分離されて多像プリズム１０７から射出される。

【０００４】多像プリズム１０７から射出される３本の
ビームは、トーリックレンズ１１０を経て光検出器１１
１に入射する。トーリックレンズ１１０は、透過光の焦
点距離を延ばす凹レンズ機能と、フォーカスエラー信号
（以下、ＦＥＳと言う）を検出するために非点収差を発
生する円柱レンズ機能とを有する。また、光検出器１１
１は、図１２に示すように、非点収差を有する３本の光
束を分離して受光する３個の受光部１１２，１１３およ
び１１４を有し、中央の受光部１１４は、４分割受光領
域をもって構成され、受光部１１２および１１３の出力
の差に基づいてＭＯ信号を、受光部１１４の対角の受光
領域の出力の和の差に基づいてＦＥＳをそれぞれ検出す
るようにしている。なお、トラッキングエラー信号（以
下、ＴＥＳと言う）については、図示しないが、例えば
プッシュプル（以下、ＰＰと言う）方式によって検出す
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
光学ヘッドにおいては、各光学部品を収納、固定するハ
ウジングを、旋盤、フライス盤、ＮＣ盤等を利用した機
械加工により成型し、このハウジングにビス止めや接着
等により光学部品を固定するようにしている。このた
め、ハウジングが大型で複雑になると共に、光学部品を
μｍオーダで位置決めして実装するのが困難となる。

【０００６】特に、上述した光学ヘッドにおけるように
部品点数が多い場合には、図１１に二点鎖線で示す部分
の実装寸法が、部品やその調整機構が占めるスペースの
確保から、数十〜数百ｍｍ程度と大きくなる。このた
め、実装にあたっては、複雑な加工を伴う数点のブロッ
クに分割された高価なハウジングが必要になると同時
に、それぞれの光学部品や各ハウジングの加工誤差が積
算されるため、その誤差を吸収するために、例えば、光
検出器１１１のｘｙｚ軸調整、あるいは光検出器１１１
のｘｙ軸調整およびトーリックレンズ１１０のｚ軸調整
等の３軸方向の調整が不可欠となる。しかも、このｘｙ
軸調整とｚ軸調整とは、互いに独立とならず、干渉する
ため、調整の繰り返しが要求され、多大な工数増を招く
という問題がある。

【０００７】さらに、互いに光学的共役位置関係にある
半導体レーザ１０１の発光面と、光検出器１１１の受光
面とが、空間的に大きく離間しているため、温度変化や
経年変化等に弱く、耐環境特性が保ち難いという問題が
ある。

【０００８】この発明は、上述した従来の問題点に着目
してなされたもので、実装用基板の加工精度を確保で
き、光学部品を正確に位置決めして実装できると共に、
小型、薄型で、安価にでき、しかも耐環境性に優れた集
積型光学ユニットを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明は、光記録媒体に対して情報の記録・再生
を行う光記録媒体装置に用いる集積型光学ユニットであ
って、少なくとも最上面が（１１０）のシリコンウエハ
からなり、｛１１１｝を側面とする複数の垂直壁を有す
る実装用基板と、この実装用基板の（１１１）垂直壁に
固着された半導体レーザと、異なる（１１１）垂直壁に
固着され、前記光記録媒体からの戻り光を受光する光検
出器と、異なる（１１１）垂直壁の少なくとも２つの凸
のコーナに回転止めして固着され、前記半導体レーザか
らの光束を前記光記録媒体側に導くと共に、前記光記録
媒体からの戻り光を前記光検出器側に導く往復路分離素
子とを有することを特徴とするものである。

【００１０】前記半導体レーザが固着される垂直壁およ
び前記光検出器が固着される垂直壁は、同一方位の（１
１１）面とするのが、前記半導体レーザ、光検出器およ
び往復路分離素子の３者間の光軸方向の距離関係をμｍ
オーダで確保する点で好ましい。

【００１１】前記実装用基板は、前記半導体レーザおよ
び光検出器の少なくとも１つを、対応する垂直壁に吸着
するための貫通空気穴を有するのが、半導体レーザや光
検出器を位置調整して、対応する垂直壁に固着する点で
好ましい。

【００１２】

【作用】この発明において、実装用基板は、少なくとも
最上面が、｛１１１｝を側面とする垂直壁となるように
加工された（１１０）のシリコンウエハからなるので、
一つの実装用基板に、半導体レーザ、光検出器および往
復路分離素子をそれぞれ固着するための複数の垂直壁
を、光縮小法および異方性エッチングにより、μｍオー
ダの高精度で得ることができる。したがって、光学部品
を正確に位置決めして実装できると共に、小型、薄型
で、安価にでき、しかも耐環境性に優れた集積型光学ユ
ニットを量産性よく得ることが可能となる。

【００１３】

【実施例】図１は、この発明にかかる集積型光学ユニッ
トを用いる場合の光記録媒体装置の光学系の基本構成を
示すもので、二点鎖線で囲んだ部分が、往復路の非共通
光路を形成する半導体レーザ１０１、信号検出用の光検
出器１１１および往復路分離素子２０１を有する集積型
光学ユニットを示している。結像光路である往路では、
半導体レーザ１０１から発せられた光束が、往復路分離
素子２０１で反射されたのち、対物レンズ１０４によ
り、例えば光磁気記録媒体１０５上に微小スポットとし
て結像する。

【００１４】また、信号検出光路である復路では、光磁
気記録媒体１０５で反射された戻り光が、対物レンズ１
０４を経て往復路分離素子２０１に再び入射し、その透
過光が往路に対して空間的に分離されて光検出器１１１
に入射し、この光検出器１１１の出力に基づいて、ＦＥ
Ｓ、ＴＥＳ、ＭＯ信号が検出される。

【００１５】ここで、往復路分離素子２０１は、透過お
よび反射を利用する半透明板や半透明プリズム、往路が
０次光で復路が高次回折光を利用するグレーティング、
１／４波長板と共用してオプチカルアイソレータを構成
する偏光ビームスプリッタ等をもって構成することがで
きる。

【００１６】図１において、半導体レーザ１０１から往
復路分離素子２０１までの距離をａ、往復路分離素子２
０１から光検出器１１１までの距離をｂとすれば、ａ＝
ｂが往復路分離素子２０１を介した場合に、半導体レー
ザ１０１と光検出器１１１とが光学的共役点の位置関係
になる。したがって、これら半導体レーザ１０１、光検
出器１１１および往復路分離素子２０１を、集積型光学
ユニットとして、それらの位置関係を、確実に位置決め
してコンパクトに実装すれば、共通光路に外乱が入って
も、光学的性能が乱されることはなくなる。

【００１７】なお、半導体レーザ１０１と光検出器１１
１との位置関係は、往復路分離素子２０１を往路で透
過、復路で反射とすれば、置き換えが可能であり、また
復路において往復路分離素子２０１の後方に反射部材を
設ければ、双方を同一方向に配置することも可能であ
る。

【００１８】図２は、この発明にかかる集積型光学ユニ
ットを用いる場合の光記録媒体装置の光学系の一例の構
成を示すものである。この光学系は、光磁気記録媒体用
のもので、無限系に構成したものである。半導体レーザ
１０１からの直線偏光した発散光束は、偏光膜３０４を
有する多像平行平面板３０１に入射させ、これら偏光膜
３０４および多像平行平面板３０１を透過する光束を光
量モニタ用光検出器３０５で受光して、その出力に基づ
いて半導体レーザ１０１の出射光量を制御し、多像平行
平面板３０１で反射される光束を、コリメータレンズ３
１０で平行光束にして、対物レンズ１０４により光磁気
記録媒体１０５の情報トラック１０６上に微小スポット
として照射する。

【００１９】また、光磁気記録媒体１０５で反射される
戻り光は、対物レンズ１０４およびコリメータレンズ３
１０を経て偏光膜３０４に入射させることにより、この
偏光膜３０４を透過する戻り光を往路と空間的に分離し
て多像平行平面板３０１に入射させる。多像平行平面板
３０１に入射した戻り光は、該多像平行平面板３０１を
屈折透過させることにより、非点収差を与えて偏光分離
し、その偏光分離された光束を信号検出用光検出器３０
６で受光して、ＭＯ信号、ＦＥＳおよびＴＥＳを検出す
るようにする。

【００２０】半導体レーザ１０１は、その出射光の直線
偏光の方向が、偏光膜３０４にｓ偏光で入射するように
配置する。多像平行平面板３０１は、それぞれ複屈折性
結晶、例えばニオブ酸リチウムからなる第１の三角プリ
ズム３０２および第２の三角プリズム３０３を貼り合わ
せて構成し、半導体レーザ１０１からの発散光束および
光磁気記録媒体１０５からの戻り光が入射する第１の三
角プリズム３０２の面に偏光膜３０４を形成する。偏光
膜３０４、例えば、紙面と直交方向の振動成分（ｓ偏
光）は６０〜９０％反射し、紙面内の振動成分（ｐ偏光
＝信号成分）は、信号検出効率上、ほぼ１００％透過す
る特性を有するように誘電体多層膜をもって構成する。

【００２１】また、第１の三角プリズム３０２の光学軸
は、ＭＯ信号を差動方式で検出するために、ｙ方向に直
線偏光した入射光の光軸に対して垂直で、かつ紙面垂直
方向に４５°傾斜して設定して、戻り光を常光および異
常光の直交した振動成分にほぼ２等分するようにし、第
２の三角プリズム３０３の光学軸は、第１の三角プリズ
ム３０２の光学軸に対して、さらに光軸垂直面内、すな
わち光軸回りに所定角度傾斜して設定する。

【００２２】このように、第１および第２の三角プリズ
ム３０２および３０３の光学軸を設定すると、入射光
（戻り光）の直線偏光は、第１の三角プリズム３０２に
よって、ほぼ等しい強度の常光Ｏおよび異常光Ｅに偏光
分離され、さらに第２の三角プリズム３０３によって、
各光線が常光ＯＯ，ＥＯと異常光ＯＥ，ＥＥとに偏光分
離されて、合計４本の光束となる。ここで、光束ＯＯお
よびＥＥは、ほぼ重なっており、光束ＯＥおよびＥＯ
は、互いに逆方向に屈折透過するので、多像平行平面板
３０１からは、実質上３本の光束が分離されて出射され
ることになる。

【００２３】多像平行平面板３０１から出射される戻り
光を受光する信号検出用光検出器３０６は、その受光面
が多像平行平面板３０１による非点収差の最良像面位
置、すなわち多像平行平面板３０１によるｘ方向の焦点
面とｙ方向の焦点面とのほぼ中間に位置するように配置
する。この検出器３０６には、図３に平面図を示すよう
に、多像平行平面板３０１からの光束ＥＯを受光する受
光領域３０７と、光束ＯＥを受光する受光領域３０８
と、光束ＯＯおよびＥＥを受光する４分割受光領域３０
９とを設ける。

【００２４】この光学系によれば、図１２における構成
と同様にして、互いに直交する偏光成分を分離して受光
する受光領域３０７および３０８の出力の差に基づいて
ＭＯ信号を検出することができると共に、ほぼ等量の直
交する偏光成分を受光する４分割受光領域３０９の対角
和出力の差に基づいてＦＥＳを検出することができる。
また、ＴＥＳは、４分割受光領域３０９の出力に基づい
て、ＰＰ方式により検出することができる。なお、受光
領域３０７，３０８および４分割受光領域３０９に入射
する光束（ＥＯ）、（ＯＥ）および（ＯＯ＋ＥＥ）の強
度比は、第１，第２の三角プリズム２０２，２０３の光
学軸が成す角度を適切に選ぶことにより任意に設定する
ことができ、例えば、これを９０°として、いわゆるウ
ォラストンプリズムの形態をとれば、（ＯＯ＋ＥＥ）の
強度は、ゼロとなる。

【００２５】図２に示す光学系を構成するにあたって、
小型・薄型の光学ヘッドを実現するには、多像平行平面
板３０１から信号検出用光検出器３０６までの距離を、
１〜２ｍｍ程度に抑えるのが望まれる。

【００２６】また、実用的な設計値としては、ビーム整
形機能なしの場合には、コリメータレンズ３１０（有限
系では対物レンズ１０４）の半導体レーザ側のＮＡが
０．１５、対物レンズ１０４の記録媒体側のＮＡが０．
５５の約３．７倍率とするのが考えられる。ビーム整形
機能を有する場合には、コリメータレンズ３１０のＮＡ
が小さくなるので、倍率はさらに高くなる。

【００２７】この場合、記録媒体面での焦点深度を±１
μｍとすると、記録媒体は反射系であるから、信号検出
用光検出器３０６上での対応する光軸方向の像の動き
は、±１μｍ×２×３．７²≒±２７μｍとなる。この
範囲内で、信号検出用光検出器３０６を３軸方向に調整
するのは困難である。このため、従来は、凹レンズを用
いて倍率を稼ぐことにより、位置決め精度を拡大して光
軸方向の調整を可能にしていたが、小型・薄型の光学ヘ
ッドを実現するには、このような凹レンズの挿入は好ま
しくない。

【００２８】また、信号検出用光検出器３０６をｘｙ平
面の２軸方向の調整で済ませようとすると、半導体レー
ザ１０１の発光点の仮想共役位置に対する信号検出用光
検出器３０６の光軸方向の位置決め精度が要求される。
しかも、この場合には、調整によって光軸方向の他の誤
差を吸収することができないので、光軸方向での半導
体レーザ１０１の位置決め精度、多像平行平面板３０
１の厚み誤差、多像平行平面板３０１の位置決め精
度、信号検出用光検出器３０６の位置決め精度、そ
の他の誤差は、正規分布のばらつきを考慮して、それぞ
れ±１０μｍ以下に抑える必要がある。

【００２９】図２に示す光学系においては、半導体レー
ザ１０１から偏光膜３０４までの距離をａ、偏光膜３０
４から多像平行平面板３０１を経て信号検出用光検出器
３０６までの距離をｂ＋ｃ、多像平行平面板３０１の屈
折率をｎとすると、半導体レーザ１０１と、多像平行平
面板３０１を介した信号検出用光検出器３０６との光学
的共役点の位置関係は、ａ＝ｂ／ｎ＋ｃとなる。

【００３０】ここで、小型・薄型化を考慮した場合の実
用的数値として、ａ＝２．５ｍｍ、多像平行平面板３０
１の厚みｔをｔ＝２ｍｍ、ｎ＝２．２とすると、多像平
行平面板３０１の出射点から信号検出用光検出器３０６
までの距離ｃは、１．５ｍｍ程度となり、通常の機械加
工されたハウジングに、必要精度を確保して実装するの
は難しくなると共に、このスペース内で３軸調整を行う
場合には、調整工数の増加を招くことになる。

【００３１】この発明の実施例においては、最上面が
（１１０）のシリコンウエハに異方性エッチングを施し
て、｛１１１｝を側面とする複数の垂直壁を形成したも
のを実装用基板として用い、この実装用基板のそれぞれ
異なる垂直壁に、上述した半導体レーザ１０１および多
像平行平面板３０１を固着すると共に、垂直壁の少なく
とも２つの凸コーナに信号検出用光検出器３０６を回転
止めして固着して集積型光学ユニットを構成する。

【００３２】以下、図４および図５を参照して、（１１
０）のシリコンウエハに、深溝の異方性エッチングを適
用する場合の基本的事項および留意すべき設計事項につ
いて説明する。被加工材に単結晶シリコンを用いる場合
の異方性エッチングは、エッチング速度がエッチャント
のＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液等に対して大きな結
晶方位依存性を持つのを利用している。シリコンの結晶
面（１１１）のエッチレートは、他の結晶面のそれに比
べて極めて小さく、結晶面（１１０）が最大値を示し、
その両者のエッチレートの比は、１：１８０にも及ぶ。
この特性を利用して、図４（ａ）に示すように、（１１
０）ウエハ表面に、＜１−１２＞あるいは＜−１１２＞
方向に（文中では、図４で示す数字の上のバーを、便宜
上、数字の前に記載する。以下、このように記載す
る。）マスク開口を設けてエッチングを行えば、成す角
度が１０９．５°および７０．５°の｛１１１｝側壁が
４面現れ、サイドエッチが少なく、開口から真下に削れ
た深溝を得ることができる。しかも、両者のエッチレー
トの比を、約１：１８０とすれば、例えば、１．２ｍｍ
の超深溝加工であっても、上下面間の垂線からの誤差
を、７μｍ以内に抑えることができる。

【００３３】ここで、（１１０）シリコンを、｛１１
１｝を側壁とする異方性加工を行う場合の留意すべき設
計事項の第１は、エッチング底面に上面と平行でない
（１１１）面が現れることである。この様子を、図４
（ｂ）に示す図４（ａ）の矢印ｂ方向から見たｚ軸断面
図を参照して説明する。図４（ｂ）は、（１１０）ウエ
ハを使用した場合に、上面と垂直な４つの（１１１）側
面以外に、上面と斜め３５．３°の角を成す（１１１）
面が２つ現れることを示している。これらの面は、７
０．５°の両側のコーナから現れるもので、深さ方向の
エッチングが進むにつれて出現する面積が増え、最後に
は底面の両斜（１１１）面がぶつかる深さまで、すなわ
ち｛１１１｝面以外の面が全てエッチング終了する深さ
まで進行する。

【００３４】この様子を図５（ａ）および（ｂ）に示
す。図５（ａ）は、エッチング進行中の過程を示し、こ
のエッチングは、図５（ｂ）に示す状態で、実質上自動
停止して、４つの側壁および２つの斜面が全て（１１
１）面となる。したがって、７０．５°のコーナは、溝
の深さと確保すべき底面の平坦部とを考慮して、余分な
マスク寸法としておく。なお、必要な溝深さをｄとする
と、確保可能な平坦なエッチング底面は、７０．５°の
コーナから２等分線方向に、ｄ／ tan３５．３°だけ離
れた所からとなる。

【００３５】留意すべき設計事項の第２は、エッチング
の結果、凸のコーナに高次の面が出現して、凸のコーナ
が丸くなり、寸法精度が確保できなくなることである。
これを防止するためには、例えば、マスク形状を予め少
し補正しておく。この点については、例えば、B.Puers,
and W.Sansen,"Compensation Structures for Convex
Corner Micromachining in Silicon", Sensors and Act
uators, A21-A23, 1990, pp.1036-1941.等に説明されて
いる。

【００３６】以下、この発明の集積型光学ユニットの実
施例について、図２に示した光磁気用光学系を前提とし
て説明するが、以下に説明する各実施例は、半導体レー
ザ、往復路分離素子および信号検出用の光検出器を有す
る全ての光記録媒体用の光学系に応用できることは言う
までもなく、例えば、偏向分離機能を必要としないＣＤ
（コンパクトディスク）用ヘッドの場合には、往復路分
離素子を、例えば単なる平行平板に置き換えればよい。

【００３７】図６は、この発明の第１実施例を示す平面
図である。実装用基板６００は、最上面が（１１０）の
シリコンウエハからなり、ハッチングを施して示す凸部
６０１〜６０５以外は、異方性エッチングにより、例え
ば、深さ１．２ｍｍまで除去さている。図６において、
凸部が直接ダイサーカットされるシリコンウエハの上・
下・左面以外の１．２ｍｍ深さの側壁面は、全てエッチ
ングで形成された（１１１）面の垂直壁であり、右面は
（１１１）垂直壁が、深さ１．２ｍｍまで立っており、
残された厚み分、例えば０．５ｍｍがダイサーカットさ
れる。

【００３８】凸部６０１の左端垂直壁には、半導体レー
ザを接合するためのコート処理を施し、この垂直壁に放
熱効果を考慮して、半導体レーザ１０１をジャンクショ
ン・ダウンで位置出し調整した状態で接合する。また、
凸部６０２および６０３は、それぞれの１０９．５°の
コーナを位置決めガイドとして用いて、多像平行平面板
３０１を回転止めした状態で位置決めして接着する。な
お、多像平行平面板３０１は、半導体レーザ１０１と信
号検出用光検出器３０６との間の光軸方向の光学的共役
距離に関しては、回転に対する許容量が大きいので、凸
部６０２および６０３の凸コーナの寸法精度の誤差は、
あまり影響しない。

【００３９】凸部６０４および６０５は、それらの右端
垂直壁が同一平面内に位置するように形成して、これら
凸部６０４および６０５の右端垂直壁に、信号検出用光
検出器３０６をｘ，ｙ調整可能な状態で位置決めして実
装する。また、凸部６０３および６０４の上端垂直壁
は、ダイサーカット面で、同一平面内にあるので、これ
らの面に光量モニタ用光検出器３０５を粗調整により位
置決めして接着する。なお、信号検出用光検出器３０６
および光量モニタ用光検出器３０５には、それぞれ配線
用のサブマウント６０７および６０６を一体に装着す
る。

【００４０】各光学部品の高さは、例えば、１ｍｍ程度
とし、光軸（光束の中心）は、底面と上面との中間付近
に設定し、光束が通る光路は、当然のことながら凸部を
避けて設計する。なお、この実施例では、超深溝加工で
あっても、エッチング底面の平坦部が確保できるよう
に、７０．５°のコーナは、エッチングされる溝部には
使用していない。また、シリコンウエハに形成される複
数の隣接パターンの影響で、斜（１１１）面が出現して
も、光学部品が実装される領域のエッチング底面は、平
坦となるように考慮している。

【００４１】この実施例によれば、半導体レーザ１０１
および信号検出用光検出器３０６を、同一方位の（１１
１）面の垂直壁に固着し、多像平行平面板３０１を、垂
直壁の２つの凸のコーナに回転止めして固着するように
しているので、半導体レーザ１０１、多像平行平面板３
０１および信号検出用光検出器３０６の３者間の光学的
共役距離関係を保持し易く、それらの光軸方向の距離関
係をμｍオーダで確保することができる。

【００４２】なお、第１実施例では、信号検出用光検出
器３０６については、ｘｙ調整を行うことを前提として
いるが、各実装パーツのｘｙ方向の寸法精度もμｍオー
ダで確保できれば、ｘｙ調整も不要になる。また、ｘｙ
方向の少なくとも一方、例えばｙ方向だけでも精度を確
保すれば、ｘ方向のみの調整で済むことになり、効果は
大きくなる。

【００４３】実装部品のｘｙ調整は、例えば無限光学系
で考えれば、コリメータレンズまでを集積型光学ユニッ
トと一体化し、コーナーキューブプリズムや、レンズと
その焦点位置に置かれたミラーとからなるキャッツアイ
光学系のような、平行光をそのまま光源側に戻す光学系
を使用して調整することができる。

【００４４】この実施例によれば、３．５ｍｍ×７ｍｍ
×厚さ１．７ｍｍ程度の実装用基板６００に、図６に示
す全てのパーツを実装することができる。なお、この実
施例は、光磁気記録媒体装置に使われる光学ヘッドに限
らず、少なくとも半導体レーザ、光検出器、往復路分離
素子を実装する光学ヘッドに有効に適用することがで
き、同様に小型化を図ることができる。

【００４５】図７は、この発明の第２実施例の部分斜視
図である。この実施例は、実装用基板６００を、厚さほ
ぼ０．５ｍｍの（１００）シリコンウエハ７０２上に、
例えばＳｉＯ₂よりなるエッチングストッパ層７０３を
介して、（１１０）シリコンウエハ７０１を直接接合ま
たは陽極接合して構成し、その（１１０）シリコンウエ
ハ７０１に、第１実施例と同様に、異方性エッチングに
より凸部６０１〜６０５を形成して、半導体レーザ１０
１、多像平行平面板３０１、信号検出用光検出器３０６
および光量モニタ用光検出器３０５を実装したもので、
その他の構成は第１実施例と同様である。

【００４６】このように、エッチングストッパ層７０３
を設ければ、エッチング底面の面精度および深さ精度を
容易に確保することができるので、エッチング処理を容
易に行うことができる。

【００４７】この発明の第３実施例においては、信号検
出用光検出器３０６のμｍオーダのｘ，ｙ調整を容易に
し、かつ接着固定時のズレを防止するため、図７に仮想
線で示すように、信号検出用光検出器３０６を固着する
凸部６０４および６０５の右端垂直壁に開口して吸着用
空気穴７０４，７０５をそれぞれ形成する。これら吸着
用空気穴７０４，７０５は、図８に吸着用空気穴７０５
を、図６のＡ−Ａ断面位置で示すように、それぞれ実装
用基板６００の底面に貫通して形成する。

【００４８】吸着用空気穴７０４，７０５を形成するに
あたっては、まず、（１１０）シリコンウエハ７０１の
裏面に、予めエッチングによって吸着用空気穴７０４，
７０５を形成する。この場合のマスク開口の長さおよび
幅は、予測される凸部６０４，６０５の右端垂直壁面の
断面方向に、斜（１１１）面の作用により、エッチング
が０．８〜１ｍｍ程度の深さで自動停止するように選定
する。また、（１００）シリコンウエハ７０２には、エ
ッチングストッパ層７０３を形成すると共に、この（１
００）シリコンウエハ７０２にエッチングストッパ層７
０３を通して、吸着用空気穴７０４，７０５にそれぞれ
対応する貫通穴８０１を異方性エッチングによって予め
形成する。

【００４９】次に、（１１０）シリコンウエハ７０１と
（１００）シリコンウエハ７０２とを位置出し接合した
後、第２実施例と同様に（１１０）シリコンウエハ７０
１を異方性エッチングして凸部６０１〜６０５を形成す
る。この場合、既に形成された吸着用空気穴は、全て
（１１１）面となっているので、再度エッチングに晒さ
れても、その穴形状は保持される。

【００５０】図９（ａ）および（ｂ）は、（１００）シ
リコンウエハ７０２の異方性エッチングの様子を示すも
のである。（１００）シリコンウエハ７０２の場合に
は、（１１０）シリコンウエハ７０１の場合とは異な
り、異方性エッチングにより矩形開口の角錐溝が形成さ
れ、その上面と成す角度は、５４．７°となる。図９
（ａ）は、エッチング進行中の過程を示し、４つの（１
１１）面以外に、（１００）面が未だ底面に残ってい
る。このエッチングは、図９（ｂ）に示す状態までエッ
チングが進行すると停止して、４つの（１１１）面だけ
が残る。したがって、矩形短辺を２ｌとする場合、（１
００）シリコンウエハ７０２の厚さを、ｌ×tan54.7 °
以下とすれば、角錐溝を貫通させることができる。

【００５１】このように、予め加工された（１１０）シ
リコンウエハ７０１と（１００）シリコンウエハ７０２
とを接合することにより、凸部６０４，６０５の右端垂
直壁面から実装用基板６００の底面に貫通する吸着用空
気穴７０４，７０５を形成することができる。したがっ
て、信号検出用光検出器３０６の実装にあたって、実装
用基板６００の底面から吸着用空気穴７０４，７０５を
介して空気を吸引することにより、信号検出用光検出器
３０６を凸部６０４，６０５の右端垂直壁面に吸着する
ことができるので、信号検出用光検出器３０６をμｍオ
ーダで容易にｘ，ｙ調整することができると共に、調整
後に接着固定する際のズレを有効に防止することができ
る。なお、このような吸着用空気穴は、他の光学部品、
例えば、半導体レーザ１０１や光量モニタ用光検出器３
０５に対しても有効である。

【００５２】図１０は、この発明の第４実施例を示すも
のである。この実施例は、実装用基板６００に、さらに
凸部６０８をエッチングにより形成し、この凸部６０８
の７０．５°のコーナを、半導体レーザ１０１の光軸方
向の位置決めガイドとして用いるようにしたもので、そ
の他の構成は上述した実施例と同様である。ここで、半
導体レーザ１０１は、ジャンクション・ダウンで凸部６
０１の左端垂直壁に位置出し調整後に接合されるが、半
導体レーザ１０１の厚さは、１００μｍ程度であり、そ
の発光面は凸部６０１に接合される面から、数μｍの位
置にある。したがって、凸部６０８のコーナが、半導体
レーザ１０１の発光端面の中間付近よりも離れて位置す
るように、凸部６０８を形成すれば、そのコーナを半導
体レーザ１０１を押圧して位置決めする位置決めガイド
として用いることができる。

【００５３】なお、凸部６０８は、好ましくは、半導体
レーザ１０１からの光束がニアーフィールド付近で回折
を受けないように、光軸から２５°〜３０°の外側に形
成すると共に、位置決め用の７０．５°のコーナを精度
良く形成する。

【００５４】この実施例によれば、半導体レーザ１０１
は、凸部６０１の左端垂直壁と、凸部６０８の７０．５
°のコーナとを位置決めガイドとして実装されるので、
ラフな高さ方向（ｙ方向）のみの調整で済むという利点
がある。

【００５５】以上説明した実施例の効果を要約すると、
以下の通りである。精度や耐環境特性が要求される部位を、実質上１枚
のハウジング（実装用基板６００）にコンパクトに精度
良く実装できるので、高安定化・低価格化・小型軽量化
が図り易い。半導体レーザ１０１、往復路分離素子３０１、信号
検出用光検出器３０６の光軸方向の位置関係がμｍオー
ダで確保されるので、従来に比べて調整を格段に簡略化
できる。また、無限系の場合には、簡便な擬似光学系を
用いての調整が可能となる。すなわち、ｘｙ方向とｚ方
向の調整が干渉しなくなるので、中間特性値での調整が
可能となる。調整箇所が、信号検出用光検出器３０６、あるいは
これと半導体レーザ１０１のみとなるので、著しく調整
工数を簡略化できる。更に精度を上げることにより、一切の調整が不要な
実装も可能となる。３．５ｍｍ×７ｍｍ×１．７ｍｍ程度の実装用基板
６００に、半導体レーザ１０１、往復路分離素子３０
１、信号検出用光検出器３０６を、さらには光量モニタ
用光検出器３０５までもパッケージ化することができ
る。したがって、この状態で、全てを不活性ガス封止す
ることにより、装置の寿命を飛躍的に延ばすことが可能
となる。斜（１１１）面がエッチング底面に現れない構造
で、かつ凸の７０．５°のコーナは、利用するとしても
半導体レーザ１０１の光軸方向の位置決めのみであるの
で、精度の確保が容易にできる。半導体レーザ１０１および信号検出用光検出器３０
６が固着される垂直壁は、同一方位の（１１１）面であ
り、多像平行平面板３０１は位置ずれがないように回転
止めして固着されるので、これら３者間の光軸方向の距
離関係をμｍオーダで確保することができる。

【００５６】

【発明の効果】この発明によれば、少なくとも最上面が
（１１０）のシリコンウエハに、｛１１１｝を側面とし
て形成した複数の垂直壁を有する実装用基板を用い、こ
の実装基板の垂直壁に、半導体レーザおよび信号検出用
光検出器を固着し、垂直壁の少なくとも２つの凸のコー
ナに往復路分離素子を回転止めして固着するようにした
ので、各光学部品を正確に位置決めして実装できると共
に、小型、薄型で、安価にでき、しかも耐環境性に優れ
た集積型光学ユニットを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる集積型光学ユニットを用いる
場合の光記録媒体装置の光学系の基本構成を示す図であ
る。

【図２】この発明にかかる集積型光学ユニットを用いる
場合の光記録媒体装置の光学系の一例の構成を示す図で
ある。

【図３】図２に示す信号検出用光検出器の構成を示す図
である。

【図４】（１１０）シリコンウエハの異方性エッチング
を説明するための図である。

【図５】同じく、（１１０）シリコンウエハの異方性エ
ッチングを説明するための図である。

【図６】この発明の第１実施例を示す図である。

【図７】同じく、第２実施例を示す図である。

【図８】同じく、第３実施例を示す図である。

【図９】第３実施例での（１００）シリコンウエハの異
方性エッチングを説明するための図である。

【図１０】この発明の第４実施例を示す図である。

【図１１】従来の光学ヘッドを示す図である。

【図１２】図１１に示す信号検出用光検出器の構成を示
す図である。

【符号の説明】

１０１半導体レーザ１０３偏光膜１０４対物レンズ１０５光磁気記録媒体１０６情報トラック１１１光検出器２０１往復路分離素子３０１多像平行平面板３０５光量モニタ用光検出器３１０コリメータレンズ３０６信号検出用光検出器６００実装用基板６０１〜６０５，６０８凸部７０１（１１０）シリコンウエハ７０２（１００）シリコンウエハ７０３エッチングストッパー層７０４，７０５吸着用空気穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光記録媒体に対して情報の記録・再生を
行う光記録媒体装置に用いる集積型光学ユニットであっ
て、少なくとも最上面が（１１０）のシリコンウエハからな
り、｛１１１｝を側面とする複数の垂直壁を有する実装
用基板と、この実装用基板の（１１１）垂直壁に固着された半導体
レーザと、異なる（１１１）垂直壁に固着され、前記光記録媒体か
らの戻り光を受光する光検出器と、異なる（１１１）垂直壁の少なくとも２つの凸のコーナ
に回転止めして固着され、前記半導体レーザからの光束
を前記光記録媒体側に導くと共に、前記光記録媒体から
の戻り光を前記光検出器側に導く往復路分離素子とを有
することを特徴とする集積型光学ユニット。
【請求項２】前記半導体レーザが固着される垂直壁お
よび前記光検出器が固着される垂直壁は、同一方位の
（１１１）面であることを特徴とする請求項１記載の集
積型光学ユニット。
【請求項３】前記実装用基板は、前記半導体レーザお
よび光検出器の少なくとも１つを、対応する垂直壁に吸
着するための貫通空気穴を有することを特徴とする請求
項１または２記載の集積型光学ユニット。