JPH01113933A - ハイブリッド光素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は光ディスクや光カード等の光学式情報記録媒
体にレーザ光を照射することにより情報の記録／再生を
行う光学式ヘッドに適用するに好適な、光源と光検知器
を一体に構成したノ１イブリッド光素子に関するもので
ある。

［従来の技術］ 第３図はハイブリッド光素子の構成を示すもので、同図
（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は
光検出器の詳細を示す平面図である。

各図において、（１）は半導体レーザ・チップで構成さ
れレーザ光を発生するレーザ・ダイオード、（２）はレ
ーザ・ダイオード（１）をマウントするためのシリコン
基板、（３）は外部からの入射光を検出するために複数
の光検出部（３Ａ）を有する光検出器、（４）は光検出
器（３）をマウントするための絶縁板、（５）はシリコ
ン基板（２）を介してレーザ・ダイオード（１）を保持
すると共に絶縁板（４）を介して光検出器（３）を保持
し、レーザ・ダイオード（１）からの発熱を放出すべく
放熱の良い銀等の材料で構成された放ハブロック、（６
）は光検出器（３）の検出光電流をリード端子（８）を
通じて外部に導出するべく光検出器（３）上のボンディ
ング・パッド（７）に結合されるリード線、（９）はレ
ーザ・ダイオード（１）からの出射光束（１３）のパワ
ーをモニタするためのモニタ用光検出器、（１０）は放
熱ブロック（５）、モニタ用光検出器（９）を保持する
と共にリード端子（８）を外部に導出するためのステム
、（１１）はステム（１０）上にマウントされた各部品
を収納しハイブリッド光素子本体（１５）を形成させる
キャップ、（１２）はレーザ・ダイオード（１）からの
出射光束（１３）を外部に透過させると共に外部からの
光を光検出器（３）に入射させるべくキャップ（１１）
と一体に構成される窓ガラス、（１４）はレーザ・ダイ
オ−、ド（１）からの出射光束（１３）の窓ガラス（１
２）からの反射光束である。

係る構−成を有する従来のハイブリッド光素子は、レー
ザ・ダイオード（１）からレーザ光を窓ガラス（１２）
を介して出射光束（１３）として出射し、図示しない光
記録媒体上に集光させ、この光記録媒体からの戻り光を
再び窓ガラス（１２）を介して光検出器（３）で受光す
ることによって、光記録媒体上に記録された情報を読み
出す。

第４図は第３図に示したハイブリッド光素子を用いた光
情報記録再生装置の概略構成図である。

同図において、（１６）はハイブリッド光素子本体（１
５）からの出射光束（１３）を光ディスク（１８）上に
集光させる対物レンズ（１７）に導くと共に光ディスク
（１８）上で反射されて対物レンズ（１７）を介して戻
ってくる光束に対して非点収差の発生と光束の回折分離
を行い分離光束（１９）としてハイブリッド光素子本体
（１５）に入射させるホログラム・プレートである。ち
なみに、このホログラム・プレート（１６）は例えば、
特開昭５６−５７０１３等で周知の物が用いられる。

係る構成において、ハイブリッド光素子本体に内蔵され
るレーザ・ダイオード（１）から発生した出射光束（１
３）はホログラム・プレート（１６）、対物レンズ（１
７）を介して光ディスク（１８Ｌｌ：に集光され、光デ
ィスク（１８）に記録された情報によって強度変調され
て反射された反射光束は再び対物レンズ（１７）を通じ
てホログラム・プレート（１６）に戻る。このホログラ
ム・プレート（１６）で反射光束は回折効果により出射
光束（１３）の光軸から分離され分離光束（１９）とし
てハイブリッド光素子（１５）に入射する。

光ディスク（１８）上の光記録情報によって強度変調さ
れた分離光束（１９）は光検知器（３）に入射する。こ
の光検知器（３）は４分割された光検出部（３Ａ）を有
し、ホログラム・プレート（１６）で生じた非点収差を
検出して対物レンズ（１７）によって光ディスク（１８
）上に集光する光束のフォーカシング状態を判定してフ
ォーカシング制御用の信号を発生する。また同時に、光
検出器（３）は入射した分離光束（１９）の変調強度を
検出することによって光ディスク（１８）上に記録され
た情報を読み取ることができる。

ところが、レーザ・ダイオード（１）からの出射光束（
１３）のほとんどは窓ガラス（”１２）を透過して光デ
ィスク（１８）上に導かれるものの、一部はハイブリッ
ド光素子本体（１５）のパッケージを構成する窓ガラス
（１２）で反射されて反射光束（１４）となりキャップ
（１１）内で雑音光となる。

一方、レーザ會ダイオード（１）と光検出器（３）は近
接して配置されているため、窓ガラス（１２）反射され
た反射光束（１４）のなかでも光軸近傍の強度の強い光
が光検出器（３）に入射し易く、本来受光すべき分離光
束（１９）に対して外乱光となり受光信号の品質を劣化
させてしまう。特に、情報信号と共に光検出器（３）で
検出されるフォーカス・エラー信号に外乱を受けると、
フォーカス・オフセットを生じ易くなるため、光ディス
ク（１８）からの反射光束そのものを劣化させてしまい
、情報の読み出しができなくなってしまう。

更に、光検出器（３）が窓ガラス（１２）からの反射光
束（１４）を直接受光しなくても、キャップ（１１）と
ステム（１０）から構成されるパッケージ内部の反射や
散乱も光検出器（３）に入射することが考えられ、検出
信号に悪影響を及ぼす可能性が高い。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のハイブリッド光素子は以上のように構成されてい
るので、光検出器（３）に入射する光束は光ディスク（
１８）より戻ってくる分離光束（１９）だけではなく、
レーザ・ダイオード（１）からの出射光束を外部に導出
するための窓ガラス（１２）の内部での反射光束（１４
）やパッケージ内の反射や散乱光も光検出器（３）に入
射する。

このため、光検出器（３）で本来検出すべき分離光束（
１９）の検出Ｓ／Ｎが悪化して、フォーカス・エラー信
号や情報読み出し信号が劣化して、正確な情報の読み取
りができなくなるという問題点がある。

この発明は上記のような従来技術の問題点を解消するた
めになされたもので、同一のパッケージ内に光源と受光
部を有し、透過窓を介して光源からの光束を出射し、透
過窓を介して入射する光束を受光部で受光するに当り、
透過窓での内部反射光やパッケージ内部での反射光や散
乱光による受光部への悪影響を低減して、受光部での受
光信号の品質を向上することのできるハイブリッド光素
子を得ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係るハイブリッド光素子は、光を発生する光
源手段と、光を受光して、その強度に応じた電気信号を
発生する受光手段と、光源手段と受光手段を近接して収
容すると共に光源手段からの出射光束の光軸に対して傾
けて配置される光透過手段を配置した収納手段を備えて
構成される。

［作用コ この発明におけるハイブリッド光素子は、光透過手段を
光源手段からの出射光束の光軸に対して傾けて配置する
ことによって、光源手段から出射し光透過手段によって
反射された光が受光手段に入射するのを防止している。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例に係るハイブリッド光素子
の構成を示すもので。同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ
）は平面図、同図（ｃ）は光検出器の詳細を示す平面図
である。同図の構成の第３図の構成と異なる点は、ハイ
ブリッド光素子本体（１５）を構成する窓ガラス（１２
）をレーザ・ダイオード（１）からの反射光束（１４）
に対して角度θだけ傾け、併てステム（１０）及びキャ
ップ（１１）内面に反射防止膜（２０）を形成したこと
である。ちなみに、このハイブリッド光素子は第２図の
概略構成図に示すような光情報記録再生装置に適用され
る。

係る構成において次にその作用を説明する。

レーザ・ダイオード（１）からの出射光束（１３）は窓
ガラス（１２）を透過して、ホログラム・プレート（１
６）から対物レンズ（１７）を経て光記録媒体である光
ディスク（１８）に導かれ、光ディスク（１８）上の情
報によって強度変調された戻り光は再び対物レンズ（１
７）からホログラム・プレート（１６）を経て、分離光
束（１９）として窓ガラス（１２）を介してハイブリッ
ド光素子本体（１５）内部に入射し光検出器（３）にて
受光される。一方、レーザ・ダイオード（１）からの出
射光束（１３）のうちの一部は窓ガラス（１２）で反射
され、キャップ（１１）内に戻される。

ここで、レーザ・ダイオード（１）からの出射光束（１
３）のなかで光強度の強い広がり角度φの光束を考える
。この場合の開口数ＮＡはＮＡ−ｓｉｎ（φ／２）　　
　　　　　　　−（１）となる。このような開口数ＮＡ
を持つ出射光束（１３）に対して、窓ガラス（１２）は
反射光束（１４）が光検出器（３）に入射しないような
傾斜角度θを持たせて配置されている。ところで、出射
光束（１３）の広がり角度φはガウシアン分布１−の１
／ｅ２強度角を考えればよい。

ちなみに、窓ガラス（１２）の傾斜角度θは出射光束（
１３）の広がり角度φを全て避けるように設定する必要
はなく、出射光束（１３）の光軸近傍の光強度の強い部
分の窓ガラス（１２）による反射光束が光検出器（３）
に直接入射するのを防止できる程度に設定するだけで、
光検出器（３）に入射する外乱光の影響を大幅に低減す
ることができる。

ところで、窓ガラス（１２）を傾けると周知のように非
点収差が発生する。今、窓ガラス（１２）の板厚をｔ１
屈折率を０１傾斜角度をθとおくと、開口数ＮＡの広が
り角を持つ光束に対してΔ−ｔ・θ２・（ｎ２−１）／
ｎ３　　　・・・（２）非点隔差相当の非点収差が発生
する。この非点隔差を波面収差に換算すると、 ・・・（３） となる。但し、ＮＡ−ｓｉｎ（φ／２）である。

しかしながら、上記のような問題点に対しては、波面収
差Ｗの許容値を、例えば０．２λｒｍｓ以下に定めて窓
ガラス（１２）の傾斜角度θを決定したり、予めし°−
ザ・ダイオード（１）として−Δの非点隔差を持った特
性のものを選択しておき、窓ガラス（１２）の傾斜に伴
う非点隔差Δと相殺することで対処できる。

従って、レーザ・ダイオード（１）から出射した出射光
束（１３）のなかで窓ガラス（１２）で反射された反射
光束（１４）が光検出器（３）に直接入射するのを非点
収差の影響を軽減しながら防止でき、光検出器（３）の
正規の受光信号の劣化を防止することができる。

なお、ステム（１０）やキャップ（１１）の内部には反
射防止膜（２０）が形成されるが、これはステム（１０
）、キャップ（１１）から構成されるハイブリッド光素
子本体（１５）のパッケージ内部のレーザ・ダイオード
（１）、光検出器（３）、モニタ用光検出器（９）、窓
ガラス（１２）以外の大部分を覆うように配されるれる
。この反射防止膜（２０）は窓ガラス（１２）による反
射光束（１４）のパッケージ内部での反射光や散乱光、
モニタ用光検出器（９）の受光面で反射されるレーザ・
ダイオード（１）からの光を吸収し、これらの外乱光が
光検出器（３）に入射するのを防止している。なお、こ
の反射防止膜（２０）を構成する材料としては、ニグロ
シン（商標名）等のラッカー類、つや消し塗料、つや消
し粉末、シリカ、すす等がある。

更に、窓ガラス（１２）からの反射光束（１４）の絶対
強度を低減することによって、光検出器（３）への外乱
光の入射を減らし、受光信号の質をより高めることも可
能である。このためには、窓ガラス（１２）に反射光束
（１４）を低減するための無反射コーティングを施せば
よい。併て、光検出器（３）に直接に悪影響を及ぼす窓
ガラス（１２）の反射光束（１４）を減らすには、窓ガ
ラス（１２）の面積を低減するのも有効であり、必要最
小限度の開口数ＮＡの光束のみが出入できる程度にすれ
ばより効果的である。

なお、上記実施例では窓ガラス（１２）をＸ軸を中心に
角度θだけ傾ける場合を例示したが、この発明の実施例
はこれに限定されるものではなく、ｙ軸を中心にしても
それ以外の方向に傾けても全く同様の効果を得られるも
のである。

また、上記実施例ではハイブリッド光素子を光情報記録
再生装置に適用する場合を例示したが、この発明に係る
ハイブリッド光素子の応用はこれに限定されるものでは
なく、例えば位置検出器、表面粗さ検出器等にも適用可
能であり、資料の表面形状を対物レンズからの焦点ずれ
量、つまりフォーカシング・エラー信号に基づいて検出
するようなシステムにおいて、レーザ・ダイオードから
の出射光束が透過窓やパッケージ内部で反射して光検出
器に入射するのを低減または防止し、正確な計測を行う
ことを可能にすることができるものである。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によればレーザ・ダイオード等
の光源と光検知器を同一パッケージ内に近接して配置し
たハイブリッド光素子において、光源からの出射光束が
光束導出用の透過窓で反射して光検知器に入射し、受光
信号に悪影響を及ぼすのを防止することができ１、この
素子を用いた光情報記録再生装置の小型化と性能向上の
上で効果的なものを得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例に係るハイブリッド
光素子の縦断面図、第１図（ｂ）は平面図、第１図（ｃ
）は光検出器の詳細を示す平面図、第２図は第１図に示
したハイブリッド光素子を用いた光情報記録再生装置の
概略構成図、第３図（ａ）は従来のハイブリッド光素子
の縦断面図、第３図（ｂ）は平面図、第３図（ｃ）は光
検出器の詳細を示す平面図、第４図は第り図に示したハ
イブリッド光素子を用いた光情報記録再生装置の概略構
成図である。 図において、（１）はレーザ・ダイオード、（３）は光
検出器、（１０）はステム、（１１）はキャップ、（１
２）は窓ガラス、（１５）はハイブリッド光素子本体、
（１６）はホログラム・プレート、（２０）は反射防止
膜である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　弁理士　大　岩　増　雄 （他　２名） 第１図 （ｂ） 第２図 第　３　図 （ｂ） 第４図 手続補正書　（自発） 昭和　　年　　月　　日 ２、発明の名称 ハイブリッド光素子 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名
　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者志岐守哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三
菱電機株式会社内 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面。 ６、補正の内容 にス」ニ 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を発生する光源手段と、光を受光して、その強
   度に応じた電気信号を発生する受光手段と、光源手段と
   受光手段を近接して収容すると共に光源手段からの出射
   光束の光軸に対して傾けて配置される光透過手段を配置
   した収納手段を備えることを特徴とするハイブリッド光
   素子。
2. （２）収納手段の内面に光の反射防止手段を配置したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のハイブリ
   ッド光素子。
3. （３）光透過手段が無反射処理されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項または第２項に記載のハイブリッ
   ド光素子。
4. （４）光透過手段の大きさを光源手段からの出射光束と
   受光手段への入射光束を透過させるに必要な最小限の大
   きさに制限したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   、第２項または第３項に記載のハイブリッド光素子。