JPH09147409A - 光ピックアップ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化、低コスト化を実現した光ピックアッ
プ素子を提供する。 【解決手段】 レーザチップ２５と、フォトダイオード
アレイ２７，２８と、レーザチップ２５から水平出射す
る光ｄを外方へ垂直に反射するようにレーザチップ２５
と対向する位置に載置されかつフォトダイオードアレイ
２７，２８とは別体に形成されたミラーチップ２６とを
備えた発光受光部ＡＡ２と、ミラーチップ２６から入射
する光ｅを３分割した光ｅ，ｅ１，ｅ２として出射する
グレーティング２２Ｃと、外方から入射する光を集光し
てフォトダイオードアレイ２７，２８上へ光ｆ，ｇとし
て出射するホログラム２２Ｅとを備えたホログラム部Ａ
Ａ１とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音楽や映像、情報を
記録した光ディスクを読み出す光ピックアップに用いら
れる光ピックアップ素子に関するものでである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ピックアップＡは、図６に示す
ように、レーザーダイオード（パッケージ入り）１、グ
レーティング２、コリメータレンズ３、ハーフプリズム
４、１／４波長板５、対物レンズ６、アクチュエータ
７、集光レンズ８、円柱レンズ９、受光素子１０などの
個々の光学部品を組み立てて構成されており、光ディス
クＤ上のピット信号を読み出す機能を実現している。言
うまでもないが、受光素子１０で受光された光電変換信
号は再生処理回路に供給されここでトラッキングエラー
信号及び再生信号（ＲＦ信号）が生成出力される。トラ
ッキングエラー信号はトラッキング駆動回路へ供給され
ここでアクチュエータ７を制御駆動する制御信号が出力
される。

【０００３】また、前記した光ピックアップＡとは異な
る構成の光ピックアップＢは、図７に示すように、アク
チュエータ７、レーザーダイオード１１、グレーティン
グ１２、平板ビームスプリッタ１３、対物レンズ１４、
受光素子１５などの個々の光学部品を組み立てて構成さ
れており、光ディスクＤ上のピット信号を読み出す機能
を実現している。ここでも受光素子１５で受光された光
電変換信号は再生処理回路に供給されここでトラッキン
グエラー信号及び再生信号（ＲＦ信号）が生成出力され
る。トラッキングエラー信号はトラッキング駆動回路へ
供給されここでアクチュエータ７を制御駆動する制御信
号が出力される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記したいず
れの光ピックアップＡ，Ｂは多くの光学部品を組み立て
て構成されているから、小型化に限界が有り、また、生
産効率も悪くコスト低減にも不利であった。

【０００５】そこで、前記した光ピックアップＡ，Ｂを
構成するの数多くの光学部品を集積化した光ピックアッ
プ素子を用いることにより、光ピックアップ自体の一層
の小型化及び生産効率の向上、コストの低減を促進する
ことが考えられた。この一例として、図８に示すホログ
ラムを用いた集積化ユニット１５がある。

【０００６】この集積化ユニット１５を前記した光ピッ
クアップＡ（図６に図示）に適用してなる光ピックアッ
プＣは、光ピックアップＡの構成中、対物レンズ６とア
クチュエータ７以外の光学部品が集積化ユニット１５に
置換されたものに等しいものである。

【０００７】また、この集積化ユニット１５を前記した
光ピックアップＢ（図７に図示）に適用してなる光ピッ
クアップＤは、光ピックアップＢの構成中、対物レンズ
１４とアクチュエータ７以外の光学部品が集積化ユニッ
ト１５に置換されたものに等しいものである。

【０００８】さて、上記した対物レンズ６，１４とアク
チュエータ７以外の部分が集積化されているこの集積化
ユニット１５は、図８に示すように、大きく分けて発光
受光部１５Ａとホログラム部１５Ｂとの２つから構成さ
れる。

【０００９】発光受光部１５Ａは、図８に示すように、
Ｓｉ（シリコン）に形成されたフォトダイオード基板１
５Ａ１上にフォトリソグラフィ技術と異方性エッチング
により、反射ミラー構造の４５度面１５Ａ２を形成し、
その面１５Ａ２での反射により、レーザチップ１５Ａ３
から水平出射されるレーザ光ａを垂直出射光に変換す
る。この結果、４５度面１５Ａ２で垂直方向へ反射され
たレーザ光ａはホログラム部１５Ｂ（グレーティング１
５Ｂ２）を介して３分割した光ａ，ａ１，ａ２とされて
（対物レンズ６，１４側へ）出射される。一方、（対物
レンズ６，１４を介して光ディスクＤから反射してき
た）光はフォトダイオード基板１５Ａ１上の受光パター
ン１５Ａ４，１５Ａ上に光ｂ，ｃとしてうまく照射され
るようにホログラム部１５Ｂ（グレーティング１５Ｂ
４）により集光される。

【００１０】上記したホログラム部１５Ｂは、図８に示
すように、光学樹脂やガラスを用いて形成される。ホロ
グラム部１５Ｂの発光受光部１５Ａに対向するその下面
１５Ｂ１にはトラッキングエラー信号検出を目的として
出射するレーザ光ａを光ａ，ａ１，ａ２に３分割するた
めのグレーティング１５Ｂ２が形成されている。一方、
ホログラム部１５Ｂの（光ディスクＤに対向する）その
上面１５Ｂ３には（光ディスクＤから反射してきた）光
を発光受光部１５Ａを構成するフォトダイオード基板１
５Ａ１上の受光パターン１５Ａ４，１５Ａ５上に光ｂ，
ｃとして集光するためのグレーティング１５Ｂ４が形成
されている。

【００１１】こうした構成を有する集積化ユニット１５
は、従来独立の光学部品により構成されていた光ピック
アップＡ，Ｂの要素部分が必要最小限の大きさで集積す
ることが出来、この結果、光ピックアップＡ，Ｂを飛躍
的に小型化、低コスト化できる。

【００１２】しかし、集積化ユニット１５の発光受光部
１５Ａを構成する反射ミラー構造（４５度面１５Ａ２）
は、Ｓｉのフォトダイオード基板１５Ａ１上に異方性エ
ッチングを用いて形成されるため、鏡面形成の歩留まり
が結晶性及び表面性に大きく影響されていた。このミラ
ー（４５度面１５Ａ２）の歩留まりがフォトダイオード
基板１５Ａ１の歩留まりにもさらに影響する。またレー
ザチップ１５Ａ３のスクリーニングはフォトダイオード
基板１５Ａ１上へのダイボンディング後に行う必要があ
り、４５度面１５Ａ２、フォトダイオード基板１５Ａ
１、レーザチップ１５Ａ３が一体化された後に良品の集
積化ユニット１５を選別する必要がある。従って、集積
化ユニット１５の構成では低コスト化に不利であった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明は下記する（１）〜（３）の構成の光ピ
ックアップ素子を提供する。

【００１４】（１）図１に示すように、発光部（半導体
レーザチップ）２５と、この発光部（半導体レーザチッ
プ）２５の両側に形成されかつこの発光部（半導体レー
ザチップ）２５とは別体である一対の受光部（フォトダ
イオードアレイ）２７，２８と、前記発光部（半導体レ
ーザチップ）２５から水平出射する光ｄを外方（図９，
図１０に示すように対物レンズ６，１４側）へ垂直に反
射するように前記発光部（半導体レーザチップ）２５と
対向する位置に載置されかつ前記一対の受光部（フォト
ダイオードアレイ）２７，２８とは別体に形成された反
射部（ミラーチップ）２６とを備えた発光受光手段（発
光受光部）ＡＡ２と、この発光受光手段（発光受光部）
ＡＡ２の反射部（ミラーチップ）２６から入射する光ｅ
を複数分割（３分割）した光ｅ（情報読取り用），ｅ１
（トラッキングエラー検出用），ｅ２（トラッキングエ
ラー検出用）として出射する光分割部（グレーティン
グ）２２Ｃと、外方から（光ディスクＤから反射してき
た）入射する光を集光して前記発光受光手段（発光受光
部）ＡＡ２の一対の受光部（フォトダイオードアレイ）
２７，２８上へ（光ｆ，ｇとして）出射する光集光部
（ホログラム）２２Ｅとを備えた光分割集光手段（ホロ
グラム部）ＡＡ１とを有することを特徴とする光ピック
アップ素子ＡＡである。

【００１５】（２） 反射部（ミラーチップ）２６は、
Ｓｉ（シリコン）で形成されていることを特徴とする上
記（１）記載の光ピックアップ素子。

【００１６】（３） 反射部（ミラーチップ）２６は、
Ｓｉ（シリコン）基板面（即ちミラーチップ２６の母材
としてＳｉウェハ基板３０のウェハ面（片面３０Ａ）の
垂直軸Ａａ）に対して４５度の角度で切断されてなる反
射面（４５度面２６Ａ）を備えていることを特徴とする
請求項２記載の光ピックアップ素子。

【００１７】

【発明の実施の態様】以下、本発明の光ピックアップ素
子を図１〜図５に沿って説明する。図１は本発明の光ピ
ックアップ素子の一実施例構成図、図２は本発明の光ピ
ックアップ素子の構造を説明する図、図３，図４は本発
明の光ピックアップ素子を構成するミラーチップの作成
状態を説明する図、図５はミラーチップの拡大図であ
る。

【００１８】本発明の光ピックアップ素子ＡＡは、前述
した集積化ユニット１５のときと同様に、これを前記し
た光ピックアップＡ（図６に図示）に適用すると集積型
の光ピックアップＥ（図９に図示）が構成できるもので
ある。また、これを前記した光ピックアップＢ（図７に
図示）に適用すると、前述した集積化ユニット１５のと
きと同様に、集積型の光ピックアップＦ（図１０に図
示）が構成できるものである。

【００１９】即ち、光ピックアップＥは、光ピックアッ
プＡの構成中、対物レンズ６とアクチュエータ７以外の
光学部品を本発明の光ピックアップ素子ＡＡに置換した
ものに等しいものである。また、光ピックアップＦは、
光ピックアップＢの構成中、対物レンズ１４とアクチュ
エータ７以外の光学部品を本発明の光ピックアップ素子
ＡＡに置換したものに等しいものである。

【００２０】（光ピックアップ素子ＡＡの構成）本発明
の光ピックアップ素子ＡＡは、図１に示すように、リー
ドフレーム２０Ａ，２０Ｂをその両端に備えたモールド
パッケージ２１内に、ホログラム部ＡＡ１と発光受光部
ＡＡ２とを備えている構造のものである。ホログラム部
ＡＡ１は樹脂ブロック２２のことであり、発光受光部Ａ
Ａ２の上部に図示せぬ支持部材で中空状態に固定されて
いる。あるいはホログラム部ＡＡ１はこの支持部材と一
体に構成されてあっても良い。発光受光部ＡＡ２は、フ
ォトダイオード基板２３、サブマウント２４、半導体レ
ーザチップ２５、ミラーチップ２６、フォトダイオード
アレイ２７，２８から成る構成のものである。

【００２１】ホログラム部ＡＡ１である樹脂ブロック２
２は、図１，図２に示すように、光学樹脂を用いて形成
されている。樹脂ブロック２２の発光受光部ＡＡ２に対
向するその下面２２Ａにはトラッキングエラー信号検出
を目的として出射するレーザ光ｅを光ｅ（情報読取り
用），光ｅ１（トラッキングエラー検出用），光ｅ２
（トラッキングエラー検出用）に３分割するための（リ
ニア）グレーティング２２Ｃが一体に形成されている。
一方、樹脂ブロック２２の（光ディスクＤに対向する）
その上面２２Ｄには（光ディスクＤから反射してきた）
光を発光受光部ＡＡ２を構成するフォトダイオード基板
２３上の受光パターンであるフォトダイオードアレイ２
７，２８上に光ｆ，ｇとして集光するためのホログラム
（Holographic Optical Element ）２２Ｅが一体に形成
されている。

【００２２】また、発光受光部ＡＡ２のフォトダイオー
ド基板２３上には、図１，図２に示すように、別体であ
るサブマウント２４及びミラーチップ２６が取り付け固
定されている。またフォトダイオード基板２３上にはサ
ブマウント２４及びミラーチップ２６を介して受光用の
２つのフォトダイオードアレイ２７，２８が形成されて
いる。ミラーチップ２６とは所定幅をもって対向してい
るサブマウント２４上にはダイボンディングされた半導
体レーザチップ２５がマウントされている。このサブマ
ウント２４はフォトダイオード基板２３と一体に形成さ
れるか、あるいはフォトダイオード基板２３と別体でそ
こに載置固定される。これに対して、ミラーチップ２６
はフォトダイオード基板２３とは後述するように別体で
あり、フォトダイオード基板２３の前記した所定位置に
載置固定されるものである。

【００２３】前記したミラーチップ２６は、反射ミラー
構造の４５度面２６Ａを有しており、この面２６Ａでの
反射によって、サブマウント２４上にマウントされた半
導体レーザチップ２５から水平出射されるレーザ光ｄを
垂直出射光ｅに変換する。この結果、４５度面２６Ａで
垂直方向へ反射されたレーザ光ｅはホログラム部ＡＡ１
のグレーティング２２Ｃによりホログラム２２Ｅを介し
て（前記した対物レンズ６，１４側へ）３分割出射され
る。一方、（対物レンズ６，１４を介して光ディスクＤ
から反射してきた）光はフォトダイオード基板２３上の
受光用の２つのフォトダイオードアレイ２７，２８上に
光ｆ，ｇとしてうまく照射されるように樹脂ブロック２
２のホログラム２２Ｅにより２分割集光される。

【００２４】（光ピックアップ素子ＡＡの製作手順）次
に、上記した構成の光ピックアップ素子ＡＡの製作手順
について説明する。 １． Ｓｉ基板を用いて、フォトダイオードアレイ２
７，２８を形成したフォトダイオード基板２３を作製す
る。

【００２５】２． このフォトダイオード基板２３上の
サブマウント２４上にダイボンディングされた半導体レ
ーザチップ２５をマウントとする。サブマウント２４へ
のダイマウント状態で半導体レーザチップ２５は通電テ
ストが可能である。

【００２６】３． この後、半導体レーザチップ２５を
リードフレーム２０Ａ，２０Ｂあるいはフォトダイオー
ド基板２３にワイヤボンディングを行い、半導体レーザ
２５の発光ができるようにする。

【００２７】４． 次に、半導体レーザ２５を発光させ
ながら、接着剤をその底面もしくは側面に塗布したミラ
ーチップ２６をフォトダイオード基板２３上に仮に載置
して、半導体レーザチップ２５から水平出射されるレー
ザ光ｄを垂直出射光ｅに変換できるように位置調整を行
った後、この載置状態で接着剤硬化を行い、ミラーチッ
プ２６を固定する。

【００２８】５． その後、発光受光部ＡＡ２に対向す
る樹脂ブロック２２の位置調整を行った後、図示せぬ支
持部材を用いて両者の固定を行う。

【００２９】６． モールドパッケージ２１内に樹脂ブ
ロック２２及び発光受光部ＡＡ２を収納固定する。 こうして、上記した構成の光ピックアップ素子ＡＡを作
成することができる。

【００３０】さて、上記したミラーチップ２６を作製す
るに当たり、ガラスもしくは樹脂により成形する方法が
あるが、その場合、成形機および金型等の費用、また、
時間当たりの作製数によりコストが決められる。そこ
で、本発明では、後述する手法を用いてミラーチップ２
６を作成することにより、光ピックアップ素子ＡＡの小
型化と低コスト化を両立させることができる。

【００３１】即ち、ミラーチップ２６の母材としてＳｉ
ウェハ基板３０（図３に図示）を用いる。Ｓｉウェハ基
板３０の片面３０Ａを鏡面研磨し、非研磨面３０Ｂを図
示せぬフィルムに張り付ける。次に、図４に示すよう
に、Ｓｉウェハ基板３０をまずウェハ面（片面３０Ａ）
の垂直軸Ａａに対して４５度（図４中、４５ｄｅｇ）に
角度をつけ、垂直軸Ａａ方向に等ピッチで切断する。そ
の後、Ｓｉウェハ基板３０を面内で９０度回転し、今度
はＢｂ軸方向に垂直に切断する。この様に切り出された
チップの４５度の傾いた鏡面研磨面を反射ミラー構造の
４５度面２６Ａとして用いる（図５に図示）。鏡面研磨
面である面２６Ａの反射率を向上させるため、Ａｌ（ア
ルミニウム）、Ａｕ（金）などの金属か誘電体ミラーを
反射面２６Ａ上に形成することが望ましい。この切断の
後、通常の半導体チップ切断で用いられるように、フィ
ルムをエキスパンドし、チップを分離する。こうして、
低コストのミラーチップ２６を得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】上述の如く、本発明の光ピックアップ素
子は、特に、発光部から水平出射する光を外方へ垂直に
反射するように発光部と対向する位置に載置されかつ一
対の受光部とは別体に形成された反射部、例えばミラー
チップを備えた発光受光手段を有するから、従来のもの
に比較して、反射部を一対の受光部Ｓｉが形成されたフ
ォトダイオード基板上に異方性エッチングを用いて形成
するために、反射部における鏡面形成の歩留まりに結晶
性及び表面性が大きく影響され、このことにより光ピッ
クアップ素子自体の歩留まりが悪化するという欠点を完
全に除去できるので、光ピックアップ素子自体の歩留ま
りを向上することができ、低コストでしかも小型の光ピ
ックアップ素子提供することができるの効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ピックアップ素子の一実施例構成図
である。

【図２】本発明の光ピックアップ素子の構造を説明する
図である。

【図３】本発明の光ピックアップ素子を構成するミラー
チップの作成状態を説明する図である。

【図４】本発明の光ピックアップ素子を構成するミラー
チップの作成状態を説明する図である。

【図５】ミラーチップを示す図である。

【図６】光ピックアップＡの構成図である。

【図７】光ピックアップＢの構成図である。

【図８】従来の光ピックアップ素子である集積化ユニッ
トの構成図である。

【図９】光ピックアップＣ，Ｅの構成図である。

【図１０】光ピックアップＤ，Ｆの構成図である。

【符号の説明】

２２Ｃ グレーティング（光分割部） ２２Ｅ ホログラム（光集光部） ２５ 半導体レーザチップ（発光部） ２６ ミラーチップ（反射部） ２６Ａ ４５度面（反射面） ２７，２８ フォトダイオードアレイ（受光部） ３０ Ｓｉウェハ基板 ３０Ａ ウェハ面（片面） ＡＡ 光ピックアップ素子 ＡＡ１ ホログラム部（光分割集光手段） ＡＡ２ 発光受光部（発光受光手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光部と、この発光部の両側に形成されか
   つこの発光部とは別体である一対の受光部と、前記発光
   部から水平出射する光を外方へ垂直に反射するように前
   記発光部と対向する位置に載置されかつ前記一対の受光
   部とは別体に形成された反射部とを備えた発光受光手段
   と、 この発光受光手段の反射部から入射する光を複数分割し
   た光として出射する光分割部と、外方から入射する光を
   集光して前記発光受光手段の一対の受光部上へ出射する
   光集光部とを備えた光分割集光手段とを有することを特
   徴とする光ピックアップ素子。
2. 【請求項２】前記反射部は、Ｓｉ（シリコン）で形成さ
   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
   プ素子。
3. 【請求項３】前記反射部は、Ｓｉ（シリコン）基板面に
   対して４５度の角度で切断されてなる反射面を備えてい
   ることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ素
   子。