JPH0821754B2 - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JPH0821754B2
JPH0821754B2 JP23696286A JP23696286A JPH0821754B2 JP H0821754 B2 JPH0821754 B2 JP H0821754B2 JP 23696286 A JP23696286 A JP 23696286A JP 23696286 A JP23696286 A JP 23696286A JP H0821754 B2 JPH0821754 B2 JP H0821754B2
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Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。
A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.背景技術[第3図、第4図] D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例[第1図、第2図] H.発明の効果 (A.産業上の利用分野) 本発明は光学装置、特に発光素子からの光をプリズム
によって外部に反射し、外部からの戻り光をプリズムに
よって受光素子に導くようにした光学装置に関する。
(B.発明の概要) 本発明は、特に発光素子からの光をプリズムによって
外部に反射し、外部からの戻り光をプリズムによって受
光素子に導くようにした光学装置において、 製造の簡単化、高精度化、小型化、低コスト化を図る
ため、 プリズムと発光素子のマウント部とを透明な結晶基板
により一体に形成するようにしたものである。
(C.背景技術)[第3図、第4図] コンパクトディスプレイヤー、レーザーディスクプレ
イヤー等に信号読取用として用いられる光学ヘッドは従
来においては回折格子により3本のビーム(1本の主ビ
ームと2本の副ビーム)をつくり、3ビーム法によりト
ラッキングを行い、そして、シリンドリカルレンズを用
いた非点収差法によりフォーカシングを行うタイプのも
のが多く用いられていた。
しかしながら、このような従来の光学ヘッドは発光素
子(レーザダイオード)、回折格子、ビームスプリッ
タ、対物レンズ、シリンドリカルレンズ、受光素子等非
常に多くの部品からなり、使用する部品全体の価格が高
くなるだけでなく、上記各光学部品を所定の位置関係に
なるように組立て、非常に高い精度で調整しなければな
らないので、光学部品の組立、調整に要するコストも非
常に高くなった。そして、光学ヘッドの構成光学部品の
多いことは必然的に光学ヘッドの小型化を制約し、延い
てはコンパクトディスプレイヤー、ビデオディスプレイ
ヤーの小型化を阻んだ。
そこで、本願出願人会社においては、第3図、第4図
に示すような光学装置を用いた光学ヘッドを開発し、そ
れに関する各種の提案を特願昭61−38576、特願昭61−1
26318、特願昭61−38575等により行った。
図面において、aは光学装置で、レーザダイオードb
を錫半田等によってSi基板cに固定すると共に該Si基板
cに光検出器d、e、f、gを形成し、ガラスからなる
断面台形のプリズムhを接着剤によって光検出器d、
e、f上に固定したものである。
上記プリズムhはレーザダイオードbに対向している
傾斜面iと、Si基板cに対接している面jのうちの光検
出器fの近傍以外の部分とが半透明反射面となってお
り、その面jと対向する内面kは内面反射面となってい
る。
光検出器d、eは、第4図に示すように、それぞれ一
定の方向に並べられた3個の光検出部d1〜d3、e1〜e3を
有し、これらの光検出部d1〜d3、e1〜e3は演算増幅器l
〜nに接続されている。
光検出器fは4個の光検出部を有し、トランキング検
出に用いられる。また、光検出器gはレーザダイオード
bの自動出力制御をするためのモニターとして用いられ
る。
このような光学装置では、レーザダイオードbから射
出されたレーザビームoの一部が傾斜面iで反射され、
図示しない光学装置封入キャップの対物レンズを透過し
てコンパクトディスク等の光学記録媒体に照射され、そ
こで反射される。反射されたレーザビームは上記対物レ
ンズを透過してプリズムhの傾斜面iに戻り、傾斜面i
に戻ったビームの一部が傾斜面iを透過して面jに入射
する。ところが、面jのうちで光検出器dの近傍は半透
明反射面であるのでビームoの一部が面jを透過して光
検出器dに入射し、残りのビームoは面jにて反射され
る。
面jによって反射されたビームoは、面kによって反
射されて、面jへ再度入射する。そして、面jへ入射し
たビームoの一部が光検出器eへ入射し、残部はこの面
j及び面kによって反射された光検出器fへ入射する。
そしてこの光学装置aでは、光学記録媒体がビームo
の収束点に位置している場合にこの収束点の共役点が面
k上に位置する様にプリズムhの大きさ等が設定されて
いる。従って第4図に示すように、検出器d、e上にお
けるビームoのスポットPは、光学記録媒体がビームo
の収束点に位置している場合は互いに等しい大きさを有
しており、光学記録媒体がビームoの収束点からずれる
ことによって一方が大きくなると他方が小さくなる。
この結果、演算増幅器l、m、nからは、フォーカス
エラー量に対応した信号が得られる。従って、演算増幅
器nから得られる信号をフォーカス誤差信号としてフォ
ーカスサーボ系を駆動すればフォーカシングができる。
しかして、このような光学装置を用いれば非常に小型
で部品数が少なく、組立が比較的容易な光学ヘッドを提
供することができる。従って、第3図に示す構造の光学
装置はコンパクトディスクプレイヤー等の低価格化、小
型化に貢献することが期待できる。
(D.発明が解決しようとする問題点) ところで、上記プリズムhは現在の技術ではガラスを
研摩して加工しなければならず、プリズムの小型化、低
コスト化を図ることが難しく、そのため光学装置aをよ
り小型化することがプリズムhによって制約され、ま
た、光学装置aの製造コスト全体に占めるプリズムhの
製造コストの割合が大きくなり、光学装置aのより一層
の小型化、低価格化が阻まれる。そして、プリズムh
と、各光検出器d、e、f及びレーザダイオードbとの
間の位置決め精度も充分に高くすることは難しい。
そこで、本発明は発光素子からの光をプリズムによっ
て外部に反射し、外部からの戻り光をプリズムによって
受光素子に導くようにした光学装置の製造の簡単化、高
精度化、低コスト化、小型化を図ることを目的とする。
(E.問題点を解決するための手段) 本発明光学装置は上記問題点を解決するため、発光素
子からの光をプリズムによって外部に反射し、外部から
の戻り光をプリズムによって受光素子に導くようにした
光学装置において、プリズムと発光素子のマウント部と
を透明な結晶基板により一体に形成するようにしたこと
を特徴とするものである。
(F.作用) 本発明光学装置によれば、プリズムと発光素子のマウ
ント部とを結晶体を材料として一体にしたのでこれらを
半導体デバイスの製造技術を駆使してつくることがで
き、ガラスを研摩して独立した部品としてのプリズムつ
くる必要がなく、光学装置全体を高精度で小型につくる
ことができ、また大量生産が可能になる。しかも、プリ
ズムを発光素子に対して位置合せする面倒さがなく半導
体デバイス製造技術において頻繁に用いられるペレット
ボンディング技術によって簡単且つ高精度に発光素子と
プリズムとの位置合せを行うことができる。また、プリ
ズム等主部を結晶基板により形成したので、この表面あ
るいは裏面に形成する受光素子も必然的に半導体デバイ
スの製造技術を駆使して形成することができ、プリズム
と受光素子の位置関係も高精度に制御できる。
(G.実施例)[第1図、第2図] 以下、本発明光学装置を図示実施例に従って詳細に説
明する。
第1図は本発明光学装置の一つの実施例を示す断面図
である。図面において、1はGaPからなる結晶基板であ
る。GaPの結晶(エネルギーギャップEg=2.261eV)は78
0nm程度の波長のレーザ光に対して透明であり、従って
プリズム材料として充分に機能し得る。該結晶基板1は
GaPの結晶インゴットを(001)面又は(001)面に対し
て<110>方向に5.3゜傾いた面でスライスしてウェハ状
に形成したものであり、2が表面、3が裏面である。
4は結晶基板1の表面2の中間部に異方性エッチング
により形成された断面形状がV字状の溝であり、該溝4
を構成する傾斜面5は(1)面、それの向い側の傾
斜面6は(111)面である。透明基板1のV字状溝4か
ら第1図における左側の部分がプリズム7を成してい
る。
透明基板1のプリズム7の表面2にはその面を完全内
面反射面とするための反射膜8が形成されている。そし
て、プリズム7の裏面3にはフォーカスサーボ用のフォ
トダイオード9、10及びトラッキングサーボ用のフォト
ダイオード11が形成されている。これ等フォトダイオー
ド9、10、11は透明基板1の裏面3にn型のシリコン単
結晶の半導体層12をエピタキャル成長し、該半導体層12
上にP型のシリコン単結晶半導体層13をエピタキャル成
長し、その後、この2つの半導体層12、13に対して選択
的エッチングをすることによって形成されたものであ
る。
透明基板1の溝4から第1図における右側の部分は発
光素子マウント部14とされ、該部14はがRIE等によりエ
ッチングされてその表面15の高さがプリズム7の表面2
の高さよりも適宜低くされており、その表面15に半田層
16を介してレーザダイオード17がマウントされている。
18はその活性層で、該活性層18から出射されたレーザビ
ームがプリズム7の傾斜面5に入射される向きでレーザ
ダイオード17が半田付けされる。上記傾斜面5は上述し
たように(1)面であり、(001)面に対して54.7
゜の角度を有しており、そして結晶基板1の表裏面2、
3は(001)面又は(001)面に対して<110>方向に5.3
゜傾いた面なので、傾斜面5の傾斜角度は54.7゜又は60
゜であり、プリズム7の傾斜面5の傾斜角度として好ま
しい値となる(60゜の方がより好ましい)。
第2図(A)乃至(D)は上記光学装置の製造方法の
一例を工程順に示す断面図であり、同図に従って製造方
法の説明をする。
(A)GaPからなる透明基板1の裏面3にシリコンから
なるn型半導体層12をエピタキシャル成長し、該n型半
導体層12上に更にP型半導体層13をエピタキシャル成長
する。
尚、GaPは格子定数が5.54Åであり、GaPとSiとは格子
定数がほとんど同じなので、GaPの上にSiをエピタキシ
ャル成長することは容易に為し得る。
次に、結晶基板1の表面2に金属等からなる反射膜8
を蒸着等により形成し、それをフォトエッチングにより
選択的に除去する。このように反射膜8を選択的に除去
した後結晶基板1の表面2上にレジスト膜19を形成し、
これを所定のパターンを有するマスクを介して露光し、
現像してエッチング用窓部20を形成する。そして、該窓
部20を通して結晶基板1の表面部を異方性エッチングす
ることにより、傾斜面5、6を有するV字状の溝4を形
成する。第1図(A)は溝4の形成後の状態を示す。
(B)次いで、改めて結晶基板1にレジスト膜21を形成
し、該レジスト膜21で受光素子マウント部とする部分14
以外のところをマスクし、その状態でRIE等によりエッ
チングし、受光素子マウント部14の表面15の高さをプリ
ズム7の表面2の高さよりも低くする。第2図(B)は
そのエッチングの終了後の状態を示す。
(C)その後、結晶基板1の裏面2に形成された半導体
層12、13に対する選択的エッチングによりフォトダイオ
ード9、10、11を形成する。第2図(C)はその選択的
エッチングの終了後の状態を示す。
(D)その後、第2図(D)に示すように表面15の高さ
を低くされた発光素子マウント部14のその表面15上にレ
ーザダイオード17を半田16を介してマウントする。その
後、ダイシングを行って各光学装置を互いに分離する。
このように第1図に示すような光学装置によれば、プ
リズム7を発光素子マウント部14も含めて一対に形成す
るので、そのプリズム7及び発光素子マウント部14を半
導体デバイスの製造技術によって高精度で小型に製造す
ることができる。また、同時に大量に製造することがで
きるので製造コストを下げることができる。しかもプリ
ズム7と発光素子マウント部15とは一体なのでプリズム
7とレーザダイオード17との間は半導体デバイスの製造
に頻繁に使用されるペレットボンディング技術で決まる
きわめて高い精度で位置決めすることができ、位置決め
のための作業、調整に手間どる惧れもない。
そして、サーボ用のフォトダイオード9〜11はGaPの
1上にエピタキシャル成長した半導体層により形成する
ことができるのでプリズム7、発光素子マウント部14と
フォトダイオード9〜11との位置関係もフォトリソグラ
フィ技術によって高精度に位置決めすることができ、組
立、組立後の調整等の作業を必要としない。
尚、上記実施例においては、プリズム7の表面2に反
射膜8が形成され、裏面3にフォトダイオード9〜11が
形成されていた。しかし、プリズム7の表面2側にフォ
トダイオード9〜11を設け、裏面3に反射膜8を形成す
るようにしても良い。
(H.発明の効果) 以上に述べたように、本発明光学装置は、透明な結晶
基板の表面の中間部に断面形状がV字状の溝が形成さ
れ、上記結晶基板の上記溝の一方の側が表面又は裏面に
一又は複数の受光素子を形成されてプリズムを成し、上
記結晶基板の上記溝の他方の側の表面が一方の側の表面
よりも高さを低くされて発光素子マウント部を成し、上
記発光素子マウント部上に上記プリズムに向けて光を発
射する発光素子がマウントされてなることを特徴とする
ものである。
従って、本発明光学装置によれば、プリズムと発光素
子のマウント部とを一体にしたためこれらを半導体デバ
イスの製造技術を駆使してつくることができるので、ガ
ラスを研摩してプリズムにする必要がなく、光学装置全
体を高精度で小型につくることができ、また、大量生産
が可能になる。しかも、プリズムを発光素子に対して位
置合せする面倒さがなく半導体デバイス製造技術におい
て頻繁に用いられるペレットボンディグ技術によって簡
単且つ高精度に発光素子とプリズムとの位置合せを行う
ことができる。また、プリズム等主部を結晶基板により
形成したので、この表面あるいは裏面に形成する受光素
子も必然的に半導体デバイスの製造技術を駆使して形成
することができ、従って、プリズムと受光素子の位置関
係も高精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明光学装置の一つの実施例を説
明するためのもので、第1図は実施例の断面図、第2図
(A)〜(D)は製造方法の一例を工程順に示す断面
図、第3図及び第4図は背景技術を説明するためのもの
で、第3図は断面図、第4図は回路図である。 符号の説明 1……結晶基板、 2……プリズム側の表面、 3……結晶基板の裏面、 4……V字状の溝、 7……プリズム、 9〜11……受光素子、 14……発光素子マウント部、 17……発光素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明な結晶基板の表面の中間部に断面形状
    がV字状の溝が形成され、 上記結晶基板の上記溝の一方の側が表面又は裏面に一又
    は複数の受光素子を形成されてプリズムを成し、 上記結晶基板の上記溝の他方の側の表面が一方の側の表
    面よりも高さを低くされて発光素子マウント部を成し、 上記発光素子マウント部上に上記プリズムに向けて光を
    発射する発光素子がマウントされてなる ことを特徴とする光学装置
JP23696286A 1986-10-04 1986-10-04 光学装置 Expired - Fee Related JPH0821754B2 (ja)

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