JPH0831005A

JPH0831005A - 集積型光学ユニット

Info

Publication number: JPH0831005A
Application number: JP6162291A
Authority: JP
Inventors: Toru Musha; 徹武者; Akihiko Yoshizawa; 昭彦吉沢; Hiroshi Miyajima; 博志宮島
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1994-07-14
Publication date: 1996-02-02

Abstract

(57)【要約】【目的】光学部品の位置調整を容易にできると共に、
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】光記録媒体105 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40
1 からなり、｛１１１｝を側面とする垂直溝405,406,40
7 を形成した実装用基板400 と、この実装用基板400 の
垂直溝405,406,407 に、少なくとも光軸方向に位置決め
して表面実装した、光束を発する半導体レーザ101 、光
記録媒体105 からの戻り光を受光する光検出器306 およ
び、半導体レーザ101 からの光束を光記録媒体105 側に
導くと共に、光記録媒体105 からの戻り光を光検出器30
6 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
４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１５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、上述し
た従来の光学ヘッドにあっては、部品点数が多いため、
それぞれの部品の誤差の積算値が大きくなる。このた
め、その誤差を吸収するには、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、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。

【０００６】また、部品点数が多いために、図１４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
くなると共に、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。また、この問題を解消しようとすると、光学系を
保持するための、大型でより高価なハウジングが必要に
なるという問題が生じることになる。

【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、光学部品の位置調整を容易にでき
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、第１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｝を側面とする垂直溝または垂直
壁を形成した実装用基板と、この実装用基板の前記垂直
溝または垂直壁に、少なくとも光軸方向に位置決めして
表面実装した、光束を発する半導体レーザ、前記光記録
媒体からの戻り光を受光する光検出器および、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】また、第２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（１００）
のシリコンウエハからなり、｛１１１｝を側面とする角
錐溝を形成した実装用基板と、この実装用基板の前記角
錐溝に、少なくとも光軸方向に位置決めして表面実装し
た、光束を発する半導体レーザ、前記光記録媒体からの
戻り光を受光する光検出器および、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。

【００１１】さらに、第３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、最上面にほぼ垂直溝を形成し
たポリイミド膜を有する実装用基板と、この実装用基板
の前記垂直溝に、少なくとも光軸方向に位置決めして表
面実装した、光束を発する半導体レーザ、前記光記録媒
体からの戻り光を受光する光検出器および、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。

【００１２】

【作用】第１の発明においては、半導体レーザ、光検出
器および往復路分離素子は、（１１０）を最上面とする
シリコンウエハからなる実装用基板の表面に、｛１１
１｝を側面として形成された垂直溝または垂直壁に、そ
れぞれ少なくとも光軸方向に位置決めされて表面実装さ
れる。

【００１３】また、第２の発明においては、半導体レー
ザ、光検出器および往復路分離素子は、（１００）を最
上面とするシリコンウエハからなる実装用基板の表面
に、｛１１１｝を側面として形成された角錐溝に、それ
ぞれ少なくとも光軸方向に位置決めされて表面実装され
る。

【００１４】さらに、第３の発明においては、半導体レ
ーザ、光検出器および往復路分離素子は、最上面にポリ
イミド膜を有する実装用基板の表面に形成されたほぼ垂
直溝に、それぞれ少なくとも光軸方向に位置決めされて
表面実装される。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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３０３４、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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】この光学系によれば、図１５におけると同
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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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（２−１／ｎ）＋ｃとな
る。

【００３２】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。

【００３３】以下、この発明にかかる集積型光学ユニッ
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
は言うまでもない。

【００３４】図４（ａ）および（ｂ）は、この発明の第
１実施例で用いる実装用基板の構成を示す側面図および
平面図である。第１実施例においては、少なくとも最上
面が（１１０）のシリコンウエハからなる実装用基板４
００上に、｛１１１｝を側面とする垂直溝または垂直壁
を形成し、この垂直溝または垂直壁に、少なくとも光軸
方向に位置決めして、半導体レーザ１０１、多像平行平
面板３０１、光量モニタ用光検出器３０５および信号検
出用光検出器３０６を表面実装する。

【００３５】最上面が（１１０）のシリコンウエハに、
｛１１１｝を側面とする垂直溝または垂直壁を形成する
にあたっては、近年、微細加工技術分野で利用され始め
ている異方性エッチングによるのが、必要精度を確保す
る点で有効である。異方性エッチングは、被加工材に単
結晶シリコンを用いる場合、その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。

【００３６】この場合、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、（１１０）ウエハ表面に、＜１−１２＞あるいは
＜−１１１＞方向にマスク開口を設けてエッチングを行
えば、｛１１１｝を側壁とする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、溝深さ５００μｍの加工で、幅方向誤差を
３μｍ以下に抑えることができる。

【００３７】実装用基板４００は、フォトリソグラフィ
ー工程により作成したもので、（１１０）シリコンウエ
ハ４０１とシリコンウエハ４０２とを、例えばＳｉＯ₂
よりなるエッチングストッパー層４０３を介して接合し
たものである。（１１０）が上面の場合、図５（ａ）に
も示すように、｛１１１｝側壁は４面となり、成す角度
は、１０９．５°および７０．５°となる。したがっ
て、上面の（１１０）シリコンウエハ４０１には、図４
（ｂ）に示すように、｛１１１｝を側壁とする垂直溝４
０５、垂直溝４０６、垂直溝４０７を、異方性エッチン
グにより精度良く形成することができる。なお、それぞ
れのウエハの厚みは０．３〜０．５ｍｍが望ましい。

【００３８】垂直溝４０５には、半導体レーザ１０１
を、放熱を考慮した、例えば金属からなるステム４０４
に位置出し調整して固着した状態で、位置決め実装す
る。また、垂直溝４０６には、第１，第２の三角プリズ
ム３０２，３０３から成る多像平行平面板３０１を位置
決めして実装すると共に、光量モニタ用光検出器３０５
を実装する。さらに、垂直溝４０７には、信号検出用光
検出器３０６を位置決めして実装する。

【００３９】ここで、（１１０）シリコンに、｛１１
１｝を側壁とする異方性エッチングを行う場合には、図
５（ｂ）に図５（ａ）を矢印ｂ方向から見た断面図を示
すように、上面と垂直な４つの（１１１）に、上面と斜
め３５．３度の角を成す（１１１）面が２つ現れる。こ
れらの面は、７０．５度の両側のコーナーから現れるも
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）面がぶつかっ
て、エッチングが実質上ストップするところの深さまで
進行する。したがって、図４に示す７０．５度のコーナ
ーは、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形成する。

【００４０】また、（１１０）シリコンに、｛１１１｝
を側壁とする異方性エッチングを行う場合には、凸のコ
ーナーにおいて別の面が現れて、凸のコーナーがエッチ
ングにより丸くなり、寸法精度が確保できなくなる場合
があるので、これを防止するために、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", Sen
sors and Actuators, A21-A23, 1990, pp.1036-1941.等
に説明されている。また、他の方法として、基板両面か
らエッチングする方法も有効である。

【００４１】この実施例では、各実装光学素子の少なく
とも厚み精度を抑えることにより、これらを光軸方向
（ｚ）に位置決めして実装する。このため、半導体レー
ザ１０１や信号検出用光検出器３０６については、ｘｙ
調整が必要になるが、各実装パーツのｘｙ方向の寸法精
度もμｍオーダを確保すれば、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
る。

【００４２】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。

【００４３】この実施例によれば、図４に示す全てのパ
ーツを、一辺が７ｍｍ程度の四辺形の実装用基板４００
に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。

【００４４】図６は、この発明の第２実施例を示すもの
である。この実施例は、半導体レーザ１０１および多像
平行平面板３０１をそれぞれ実装する垂直溝４０５およ
び４０６を、（１１０）シリコンウエハの異方性エッチ
ングによりノコギリ状の側壁に形成したもので、その他
の構成および実装法は、第１実施例と同様である。な
お、図６では、光量モニタ用光検出器３０５は省略して
ある。

【００４５】この実施例によれば、ノコギリ状の側壁の
空隙部を、接着剤溜まりとしても利用できる利点があ
る。なお、ノコギリ状の側壁は、実装位置に応じて、図
７（ａ）に示すように、１０９．５°の頂角を有するよ
うに形成したり、図７（ｂ）に示すように、７０．５°
の頂角を有するように形成したり、あるいは図７（ｃ）
に示すように、１０９．５°および７０．５°の頂角を
有するように形成することができる。

【００４６】図８（ａ）〜（ｃ）は、この発明の第３実
施例を説明するための図である。この実施例は、（１０
０）シリコンウエハの異方性エッチングを利用して、実
装部品をμｍオーダで位置決めして表面実装するように
したものである。このため、（１００）シリコンウエハ
よりなる実装用基板４００の上面に、異方性エッチング
を施して、角錐溝７０１、７０２、７０３および７０４
を形成する。この場合、各角錐溝は、下面と成す角度が
ほぼ５４．７度の４面の｛１１１｝側壁を有することに
なる。

【００４７】各角錐溝には、吸引用穴７０５を貫通して
設け、この吸引用穴７０５を介して所要の光学部品を、
すなわち、角錐溝７０１にステム４０４に固着した半導
体レーザ１０１を、角錐溝７０２に多像平行平面板３０
１を、角錐溝７０３に信号検出用光検出器３０６を、角
錐溝７０４に光量モニター用光検出器３０５を、それぞ
れ実装する。このようにして実装することにより、各角
錐溝において、４面の角錐辺が光学部品をコレットとし
て受けるので、当たり面の精度にバランスした正確な位
置決め実装が可能となる。なお、各角錐溝における当た
り面の必要精度は、マスク開口を上面寸法とする角錐形
状を保ったままで底面寸法が縮小するようにエッチング
が進行するので、多少過度のエッチング時間であっても
得ることができる。

【００４８】ここで、半導体レーザ１０１を固着したス
テム４０４、信号検出用光検出器３０６および光量モニ
ター用光検出器３０５は、対応する吸引用穴７０５を介
してそのまま吸引して実装することができるが、多像平
行平面板３０１については、その各辺が側壁の方向と４
５°異なるため、そのままでは吸引して実装することが
できない。そこで、これらの部品については、例えば、
図９（ａ）に示すように、多像平行平面板３０１の下面
に、四角形状の中間部材７０６を位置決めして貼り付
け、その状態で吸引して図９（ｂ）に示すように、角錐
溝７０２に実装する。この場合、中間部材７０６は、
（１００）ウエハを使用し、エッチングによりブロック
形状に切り出して、角錐溝７０２との凹凸のハメアイ形
状に形成することができる。

【００４９】あるいは、図１０（ａ）に示すように、中
間部材７０６として、図８（ａ）におけると同様に、
（１００）シリコンウエハに異方性エッチングによる角
錐溝７０７および吸引用穴７０８を形成したものを用
い、この中間部材７０６の角錐溝７０７に吸引用穴７０
８を介して、図１０（ｂ）に示すように、多像平行平面
板３０１を吸引位置決めして固着した後、この中間部材
７０６を、図１０（ｃ）に示すように、実装用基板４０
０に形成した角錐溝７０２に吸引実装する。

【００５０】このように、各光学部品をコレットとして
吸引して実装するようにすれば、±５μｍ程度の精度を
得ることができる。

【００５１】第３実施例におけるように、各光学部品を
コレットとして吸引実装するにあたっては、図８（ａ）
に示した（１００）シリコンウエハと同様の基板を、光
学部品を実装用基板４００に位置決め実装するためのコ
レット治具として用いることができる。図１１（ａ）
は、この場合のコレット基板８００の構成を示すもの
で、図８（ａ）に示した実装用基板４００と全く同じく
構成され、角錐溝８０１〜８０４を有する。異なるの
は、実装用基板として使うのではなく、光学部品の位置
決めおよび搬送用のコレット治具として使う点にある。

【００５２】図１１（ｂ）に示すように、このコレット
基板８００は、精密移動アーム８０７に取り付けられ
て、部品台８０５に載せられて搬送される所要の光学部
品８０８を吸引により移し取り、この移し取った光学部
品８０８を、精密移動アーム８０７を移動させて、図１
１（ｃ）に示すように、基板台８０６上に次々に搬送さ
れる実装用基板４００に転写し、ディスペンサ８０９で
接着して実装する。精密移動アーム８０７は、部品台８
０５と基板台８０６との間を、正確に位置決めして往復
運動するよう構成する。

【００５３】このようにして、所要の光学部品８０８を
実装すれば、各光学部品８０８をμｍオーダで位置決め
して表面実装することができる。なお、この実装法で
は、実装用基板４００は、単なる平板とすることもでき
る。また、実装すべき光学部品８０８は、複数個または
全部を同時に吸引してコレット基板８００に移し取り、
高さ方向を同一面に合わせた状態で、実装用基板４００
に同時に転写実装するようにしてもよいし、１つずつ移
し取って転写実装するようにしてもよい。

【００５４】図１２（ａ）〜（ｆ）は、この発明の第４
実施例を説明するための図である。この実施例は、図１
２（ａ）に示すベース基板９０１上に、図１２（ｂ）に
示す（１００）ウエハから成るスペーサ用基板９０２お
よび図１２（ｃ）に示す（１１０）ウエハから成る位置
決め用基板９０３を順次積層して実装用基板４００を構
成したものである。なお、スペーサ用基板９０２および
位置決め用基板９０３は、それぞれ所定のパターンをエ
ッチングにより形成した後、図１２（ｄ）および（ｅ）
に示すように、位置出して接合する。また、ベース基板
９０１、スペーサ用基板９０２および位置決め用基板９
０３としては、それぞれ厚さ０．５ｍｍ程度、０．３〜
０．５ｍｍ程度および０．１〜０．２ｍｍ程度のシリコ
ンウエハを用いる。

【００５５】この実施例によれば、一枚の（１１０）ウ
エハに異方性エッチングにより深溝を形成する場合に比
べて、斜（１１１）面を小さく、かつ深さの深い深溝を
形成することができるので、光学部品をより正確に位置
決めして実装することができる。なお、位置決め用基板
９０３としては、（１００）ウエハを用いることもでき
る。この場合には、図１２（ｆ）に示すように、角錐壁
開口を形成することができるので、その斜面を光学部品
の挿入の際のガイドとして作用させることができ、位置
決め実装を容易にすることができる。

【００５６】図１３（ａ）〜（ｃ）は、この発明の第５
実施例を説明するための図である。この実施例は、ベー
ス基板９０１にスペーサ用基板９０２を接合し、更にそ
の上にポリイミド膜９０５を約１００μｍ厚にコートし
て、以下のようにして実装用基板４００を形成したもの
である。すなわち、最上層のポリイミド膜９０５に、所
望のマスク開口を形成して、ＲＩＥ(Reactive Ion Etc
h) により位置決め用パターンを形成し（図１３
（ａ））、その後、このポリイミド膜９０５をマスクと
して、スペーサ用基板９０２にベース基板９０１の表面
に達するまで等方性エッチング（例えば、エッチャント
としてＨＦ＋ＨＮＯ₃等を使用）を施して（図１３
（ｂ））、実装用基板４００を作成する。なお、べース
基板９０１には、その表面にポリイミド膜や窒化膜な
ど、等方性エッチングのストッパとなる物質を薄くコー
トしておくか、あるいはストッパとなる材料そのものを
使用する。

【００５７】この実施例によれば、第４実施例における
と同様に、一枚の（１１０）ウエハに異方性エッチング
により深溝を形成する場合に比べて、斜（１１１）面を
小さく、かつ深さの深い深溝を形成することができるの
で、光学部品をより正確に位置決めして実装することが
できる。また、「ポリイミド＋ＲＩＥ」は、方向性を持
たず、１００μｍ厚程度までならサイドエッチを数μｍ
に抑えることができ、しかもスペーサ用基板９０２は、
等方性エッチングされるので、任意方向の位置決めパタ
ーンを形成することができる。したがって、任意の形状
のパターンであっても、μｍオーダでの位置決め実装が
可能となり、応用性が高いという利点がある。なお、
「ポリイミド＋ＥＩＥ」に代えて、「厚いレジスト＋Ｕ
Ｖ露光」や「感光性ポリイミド＋ＵＶ露光」等を用いる
こともできる。

【００５８】この発明は、上述した実施例にのみ限定さ
れるものではなく、幾多の変形または変更が可能であ
る。例えば、上述した実施例では、実装用基板に凹の溝
を形成し、この溝に光学部品を差し込んで位置決め実装
するようにしたが、凹凸の関係を逆にし、凸の壁を形成
して光学部品を位置決め実装するよう構成することもで
きる。

【００５９】また、半導体レーザ１０１の放熱用のステ
ム４０４は、金属に限らず、シリコンブロックを異方性
エッチングによりフィン形状に形成したものを用いるこ
ともできる。さらに、ステム４０４を用いず、半導体レ
ーザ１０１を実装用基板４００に直接位置決め実装する
こともできる。

【００６０】さらに、この発明は、上述した光磁気用光
学系に限らず、半導体レーザ、往復路分離素子、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
有効に適用することができる。

【００６１】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
化を実現できる。半導体レーザ、往復路分離素子、信号検出用光検出器
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、あるいは半導体レ
ーザのみとなるので、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。半導体レーザ、往復路分離素子、信号検出用光検出器
を、一体にパッケージ化することが可能となる。

【００６２】

【発明の効果】この発明によれば、少なくとも最上面が
（１１０）のシリコンウエハからなる実装用基板に形成
した、｛１１１｝を側面とする垂直溝または垂直壁に、
または、少なくとも最上面が（１００）のシリコンウエ
ハからなる実装用基板に形成した、｛１１１｝を側面と
する角錐溝に、あるいは、最上面にポリイミド膜を有す
る実装用基板の表面に形成したほぼ垂直溝に、少なくと
も光軸方向に位置決めして、半導体レーザ、信号検出用
の光検出器および往復路分離素子とを表面実装したの
で、各光学部品の位置調整を容易にできると共に、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】この発明の第１実施例を説明するための図であ
る。

【図５】同じく、第１実施例を説明するための図であ
る。

【図６】この発明の第２実施例を説明するための図であ
る。

【図７】同じく、第２実施例を説明するための図であ
る。

【図８】この発明の第３実施例を説明するための図であ
る。

【図９】同じく、第３実施例を説明するための図であ
る。

【図１０】同じく、第３実施例を説明するための図であ
る。

【図１１】第３実施例による実装法の一例を説明するた
めの図である。

【図１２】この発明の第４実施例を説明するための図で
ある。

【図１３】同じく、第５実施例を説明するための図であ
る。

【図１４】従来の光学ヘッドを示す図である。

【図１５】図１３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４００実装用基板４０１（１１０）シリコンウエハ４０２シリコンウエハ４０３エッチングストッパー層４０４ステム４０５，４０６，４０７垂直溝

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１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｝を側面とする垂直溝または垂直
壁を形成した実装用基板と、この実装用基板の前記垂直
溝または垂直壁に、少なくとも光軸方向に位置決めして
実装した、光束を発する半導体レーザ、前記光記録媒体
からの戻り光を受光する光検出器および、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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】また、第２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（１００）
のシリコンウエハからなり、｛１１１｝を側面とする角
錐溝を形成した実装用基板と、この実装用基板の前記角
錐溝に、少なくとも光軸方向に位置決めして実装した、
光束を発する半導体レーザ、前記光記録媒体からの戻り
光を受光する光検出器および、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。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】さらに、第３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、最上面にほぼ垂直溝を形成し
たポリイミド膜を有する実装用基板と、この実装用基板
の前記垂直溝に、少なくとも光軸方向に位置決めして実
装した、光束を発する半導体レーザ、前記光記録媒体か
らの戻り光を受光する光検出器および、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。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】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は、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。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】この場合、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、（１１０）ウエハ表面に、＜１−１２＞あるいは
＜−１１２＞方向にマスク開口を設けてエッチングを行
えば、｛１１１｝を側壁とする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、溝深さ５００μｍの加工で、幅方向誤差を
３μｍ以下に抑えることができる。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６２】

【発明の効果】この発明によれば、少なくとも最上面が
（１１０）のシリコンウエハからなる実装用基板に形成
した、｛１１１｝を側面とする垂直溝または垂直壁に、
または、少なくとも最上面が（１００）のシリコンウエ
ハからなる実装用基板に形成した、｛１１１｝を側面と
する角錐溝に、あるいは、最上面にポリイミド膜を有す
る実装用基板の表面に形成したほぼ垂直溝に、少なくと
も光軸方向に位置決めして、半導体レーザ、信号検出用
の光検出器および往復路分離素子とを実装したので、各
光学部品の位置調整を容易にできると共に、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。

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｝を側面とする垂直溝または垂直壁を形成
した実装用基板と、この実装用基板の前記垂直溝または垂直壁に、少なくと
も光軸方向に位置決めして表面実装した、光束を発する
半導体レーザ、前記光記録媒体からの戻り光を受光する
光検出器および、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】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（１００）のシリコンウエハからな
り、｛１１１｝を側面とする角錐溝を形成した実装用基
板と、この実装用基板の前記角錐溝に、少なくとも光軸方向に
位置決めして表面実装した、光束を発する半導体レー
ザ、前記光記録媒体からの戻り光を受光する光検出器お
よび、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３】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、最上面にほぼ垂直溝を形成したポリイミド膜を有する実
装用基板と、この実装用基板の前記垂直溝に、少なくとも光軸方向に
位置決めして表面実装した、光束を発する半導体レー
ザ、前記光記録媒体からの戻り光を受光する光検出器お
よび、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。