JP5397110B2

JP5397110B2 - Optical device

Info

Publication number: JP5397110B2
Application number: JP2009210120A
Authority: JP
Inventors: 実大山
Original assignee: JVCKenwood Corp
Current assignee: JVCKenwood Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-09-11
Also published as: JP2010231873A; JP2010231874A

Description

本発明は、主に光ディスク等の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光ピックアップに用いる光デバイスに関する。 The present invention relates to an optical device mainly used for an optical pickup for recording and / or reproduction of an optical information recording medium such as an optical disk.

従来、情報記録媒体である光ディスクとしては、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）が知られており、また、さらに高密度記録に対応したＢＤ（Blu-ray Disc）などが提案されている。光ディスクには、大容量化、高密度化が要請されている。光ディスクの大容量化、高密度化に伴って、これら光ディスクの再生及び／又は記録を行う光ピックアップにおいては、光源の短波長化及び対物レンズ開口数（ＮＡ）の向上が図られており、この光ピックアップを構成する受発光素子や光学部品の寸法や相互位置関係にも、さらに高い精度が求められている。 Conventionally, CDs (Compact Discs) and DVDs (Digital Versatile Discs) are known as optical discs as information recording media, and BDs (Blu-ray Discs) compatible with higher density recording have been proposed. Yes. Optical disks are required to have a large capacity and high density. With the increase in capacity and density of optical discs, optical pickups for reproducing and / or recording these optical discs are designed to shorten the wavelength of the light source and improve the objective lens numerical aperture (NA). Higher accuracy is also required for the dimensions and mutual positional relationship of light emitting and receiving elements and optical components that constitute the optical pickup.

また、光ディスクの用途の多様化に伴って、可搬性の高い記録再生装置が求められ、光ピックアップの小型化、軽量化と信頼性との両立が求められており、この要請に対応して、光ピックアップにおける光源となる半導体レーザ、受光素子基板となるＰＤＩＣ（Photo Detector IC）、光路変換機能、光路分岐機能及びレンズ機能を備えたホログラム素子、さらに、ミラー等を一体集積化した光デバイスが提案されている。そして、この光デバイスにおいても、光ディスクの大容量化、高密度化に伴って、各部の寸法や相互位置関係に高精度化が求められており、かつ、低価格化も求められている。 In addition, with the diversification of applications of optical discs, recording / reproducing devices with high portability are required, and miniaturization, weight reduction and reliability of optical pickups are required. Proposal is made of a semiconductor laser as a light source in an optical pickup, a PDIC (Photo Detector IC) as a light receiving element substrate, a hologram element having an optical path changing function, an optical path branching function, and a lens function, and an optical device in which mirrors are integrated integrally Has been. Also in this optical device, as the capacity and density of the optical disk increase, high precision is required for the dimensions and mutual positional relationship of each part, and the cost is also required.

本件出願人は、特許文献１に記載されているように、ＰＤＩＣ上に、光路変換ミラー、サブマウント及び半導体レーザをそれぞれ別体で搭載し、半導体レーザと受光素子とを一体化し集積化した光デバイスを提案している。 As described in Patent Document 1, the present applicant has mounted an optical path conversion mirror, a submount, and a semiconductor laser separately on the PDIC, and integrated and integrated the semiconductor laser and the light receiving element. Suggest a device.

また、特許文献２には、受光素子基板、光路変換ミラー及びサブマウントが一体形成され、半導体レーザをサブマウントを介さずＰＤＩＣに取付けて構成した光デバイスが記載されている。 Patent Document 2 describes an optical device in which a light receiving element substrate, an optical path conversion mirror, and a submount are integrally formed and a semiconductor laser is attached to a PDIC without using a submount.

特開２００５−０５６４８０公報JP 2005-056480 A 特開２０００−１９６１７６公報JP 2000-196176 A

ところで、上記特許文献２の光デバイスの場合、光路変換ミラーを半導体基板に対するエッチングにより作製する。 By the way, in the case of the optical device of Patent Document 2, the optical path conversion mirror is manufactured by etching the semiconductor substrate.

この光デバイスにおいて、受光素子は、電子回路とともにＰＤＩＣとして作製され、回路規模や周波数特性の観点から、例えば、いわゆる０．５μｍルールといったアナログＩＣとしては微細な作製プロセスを必要とする。そのため、作製プロセス後の面積単価が高価である。そして、半導体レーザの搭載部やエッチングによる光路変換ミラーも一体的に作製されるため、総面積が冗長となり、全体として高価なものとなってしまう。 In this optical device, the light receiving element is manufactured as a PDIC together with an electronic circuit, and requires a fine manufacturing process as an analog IC such as a so-called 0.5 μm rule from the viewpoint of circuit scale and frequency characteristics. Therefore, the unit price of the area after the manufacturing process is expensive. Since the semiconductor laser mounting part and the optical path conversion mirror by etching are also integrally manufactured, the total area becomes redundant and the whole is expensive.

また、光路変換ミラーの作製に適した結晶方位を有しながら、アナログＩＣの作製プロセスにも適した半導体基板を用いなければならない。さらに、前述したアナログＩＣの作製プロセスとエッチングプロセスとを半導体基板全体で通過させる必要があり、作製時間が長くなり、また、先に作製した部分が、後の作製プロセスにおいて傷損を被る虞がある。 In addition, a semiconductor substrate suitable for an analog IC manufacturing process must be used while having a crystal orientation suitable for manufacturing an optical path conversion mirror. Further, it is necessary to pass the above-described analog IC manufacturing process and etching process through the entire semiconductor substrate, which increases the manufacturing time, and there is a risk that the previously manufactured portion may be damaged in the subsequent manufacturing process. is there.

また、一体の半導体基板により受光部及び発光部の配置が制約されるため、受光素子基板を作製した後には、受光部及び発光部間の相互位置関係を変更することが不可能であり、調整により修正することができず、また、僅かな設計変更にも対応することができない。さらに、光路変換ミラーにより反射された光束の強度分布や偏光方向の変更が困難である。 In addition, since the arrangement of the light receiving unit and the light emitting unit is restricted by the integrated semiconductor substrate, it is impossible to change the mutual positional relationship between the light receiving unit and the light emitting unit after the light receiving element substrate is manufactured. Cannot be corrected, and it is impossible to cope with a slight design change. Furthermore, it is difficult to change the intensity distribution and polarization direction of the light beam reflected by the optical path conversion mirror.

一方、特許文献１に記載の光デバイスの場合、ＰＤＩＣ上に、光路変換ミラー、サブマウント及び半導体レーザをそれぞれ別体で搭載する。そのため、光路変換ミラー、サブマウント及び半導体レーザの搭載時の位置の誤差が累積してしまうという問題がある。また、部品点数が多いため、搭載工程も多くなり、製造工程が煩雑である。さらに、光路変換ミラーとなるガラス製のミラーが高価である。 On the other hand, in the case of the optical device described in Patent Document 1, the optical path conversion mirror, the submount, and the semiconductor laser are separately mounted on the PDIC. For this reason, there is a problem that errors in the position when the optical path conversion mirror, the submount, and the semiconductor laser are mounted accumulate. Moreover, since there are many parts, a mounting process also increases and a manufacturing process is complicated. In addition, a glass mirror serving as an optical path conversion mirror is expensive.

さらには、二波長の光源を一体に集積し、かつ、受光素子を共用する構成においては、サブマウントと光路変換ミラーの位置制約のため、ホログラム等によって回折される復路光束スポットの位置を任意に決定できず、光学的バランスを最適化することができない。あるいは、発光点位置を調整するために、半導体レーザ、あるいは、サブマウントの厚さ方向に段差を設ける必要があり、かつ、段差を形成するための工程が実現困難、あるいは不十分になってしまう。 Furthermore, in a configuration in which two-wavelength light sources are integrated and a light receiving element is shared, the position of the return beam spot diffracted by a hologram or the like is arbitrarily determined due to the positional restrictions of the submount and the optical path conversion mirror. Cannot be determined and the optical balance cannot be optimized. Alternatively, it is necessary to provide a step in the thickness direction of the semiconductor laser or the submount in order to adjust the light emitting point position, and the process for forming the step is difficult or insufficient. .

そこで、本発明は、前述の実情に鑑みて提案されるものであって、半導体サブマウントに搭載した半導体レーザと受光素子基板とを一体的に集積化した光デバイスにおいて、部品点数を削減し、また、各部品の相互位置の誤差の累積による性能劣化を回避し、調整工程を簡素化しつつ、射出光の光強度分布や偏光方向などの光学的設定の自由度が確保でき、さらには複雑な工程を必要とすることなく、複数波長のいずれにおいても同一の受光素子上に最適な復路光束スポットの位置を最適化可能な光デバイスを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is proposed in view of the above circumstances, and in an optical device in which a semiconductor laser mounted on a semiconductor submount and a light receiving element substrate are integrated integrally, the number of components is reduced, In addition, performance deterioration due to the accumulation of errors in the mutual position of each part can be avoided, the adjustment process can be simplified, the degree of freedom of optical settings such as the light intensity distribution and polarization direction of the emitted light can be secured, and more complicated It is an object of the present invention to provide an optical device that can optimize the position of the optimal return beam spot on the same light receiving element at any of a plurality of wavelengths without requiring a process.

前述の課題を解決し、前記目的を達成するため、本発明に係る光デバイスは、以下の構成の少なくとも一を有するものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, an optical device according to the present invention has at least one of the following configurations.

〔構成１〕
光源部と受光部とが同一の配線基板上に構成され光ディスクに向けて照射する往路光と光ディスクの反射による復路光とをホログラム素子の回折作用を用いて分岐させるホログラム集積方式の光デバイスにおいて、光デバイスは、少なくとも二個の第１及び第２の半導体レーザが並列して搭載され第１及び第２の半導体レーザを搭載する搭載部及び第１及び第２の半導体レーザから射出したレーザ光を反射する光路変換ミラーが一体化形成され配線基板上に設置された光源部と、配線基板上に設置された受光素子基板と受光素子基板上に設けられ少なくとも一本の分割線によって分割された第１及び第２の受光領域を有する受光素子とを有する受光部とを備え、第１及び第２の半導体レーザを載置して光路変換ミラーが一体化形成された光源部を所定の回転位置で配線基板上に載置することにより、第１の半導体レーザから発せられ、光ディスクにより反射された復路光束の受光素子上における光スポットの重心と、第２の半導体レーザから発せられ、光ディスクにより反射された復路光束の受光素子上における光スポットの重心とが、いずれも同一の分割線上に位置するよう配線基板上に光源部が載置されていることを特徴とするものである。 [Configuration 1]
In the hologram integrated optical device in which the light source unit and the light receiving unit are configured on the same wiring board and branch the outgoing path light irradiated toward the optical disk and the return path light reflected by the optical disk using the diffraction action of the hologram element, The optical device includes at least two first and second semiconductor lasers mounted in parallel, a mounting portion on which the first and second semiconductor lasers are mounted, and laser light emitted from the first and second semiconductor lasers. A light source unit which is integrally formed with a reflecting optical path conversion mirror and installed on the wiring board, a light receiving element substrate installed on the wiring board, and a first light line provided on the light receiving element substrate and divided by at least one dividing line. 1 and a light receiving portion and a light receiving element having a second light receiving region, the light source optical path conversion mirror is placed the first and second semiconductor lasers are integrated formed By placing on a wiring substrate in a predetermined rotational position, emitted from the first semiconductor laser, and the centroid of a light spot on the light receiving element of the reflected backward light beam by the optical disc, emitted from the second semiconductor laser The light source part is mounted on the wiring board so that the center of gravity of the light spot on the light receiving element of the return light beam reflected by the optical disk is located on the same dividing line. is there.

〔構成２〕
光源部と受光部とが同一の配線基板上に構成され光ディスクに向けて照射する往路光と光ディスクの反射による復路光とをホログラム素子の回折作用を用いて分岐させるホログラム集積方式の光デバイスにおいて、光デバイスは、少なくとも二個の第１及び第２の半導体レーザが並列して搭載され第１及び第２の半導体レーザを搭載する搭載部及び第１及び第２の半導体レーザから射出したレーザ光を反射する光路変換ミラーが一体化形成され、配線基板上に設置された光源部と、配線基板上に設置された受光素子基板と受光素子基板上に設けられ少なくとも一本の分割線によって分割された第１及び第２の受光領域を有する受光素子とを有する受光部とを備え、第１及び第２の半導体レーザを載置して光路変換ミラーが一体化形成された光源部が、第１の半導体レーザの光路変換ミラーによる第１の見かけの発光点は、第１の半導体レーザから発せられ、光ディスクにより反射された復路光束を受光した第１の受光領域及び第２の受光領域からの各光検出出力の差演算出力が０となる位置であって、第１の半導体レーザと第２の半導体レーザの発光点間隔をｄとし、光源部の配線基板上における回転位置が、受光素子基板の上面に平行で分割線に直交する方向に対して角度θだけ回転した回転位置であり、第１の見かけの発光点と第２の半導体レーザの光路変換ミラーによる第２の見かけの発光点との高さの差をΔＹとするとき、ΔＹ＝−ｄsinθの関係を有し、第２の半導体レーザから発せられ、光ディスクにより反射された復路光束を受光した第１の受光領域及び第２の受光領域からの各光検出出力の差演算出力が０となっている回転位置で配線基板上に載置されていることを特徴とするものである。 [Configuration 2]
In the hologram integrated optical device in which the light source unit and the light receiving unit are configured on the same wiring board and branch the outgoing path light irradiated toward the optical disk and the return path light reflected by the optical disk using the diffraction action of the hologram element, The optical device includes at least two first and second semiconductor lasers mounted in parallel, a mounting portion on which the first and second semiconductor lasers are mounted, and laser light emitted from the first and second semiconductor lasers. Reflecting optical path conversion mirrors are integrally formed and divided by at least one dividing line provided on the light source unit installed on the wiring board, the light receiving element board installed on the wiring board, and the light receiving element board first and a light receiving portion and a light receiving element having a second light receiving region, the light optical path conversion mirror is placed the first and second semiconductor lasers are integrated formed Parts are light emitting point of the first apparent due to the optical path conversion mirror of the first semiconductor laser is emitted from the first semiconductor laser, a first light receiving region and a second which receives the backward light beam reflected by the optical disc a position difference calculating output becomes 0 for each light detection outputs from the light receiving region, the light emission point interval of the first semiconductor laser and the second semiconductor laser is d, the rotational position of the light source portion of the wiring board The rotation position is rotated by an angle θ with respect to the direction parallel to the upper surface of the light receiving element substrate and perpendicular to the dividing line, and the second appearance by the first apparent light emitting point and the optical path conversion mirror of the second semiconductor laser. When the difference in height from the light emitting point is ΔY, a first light receiving region having a relationship of ΔY = −dsin θ, receiving a return light beam emitted from the second semiconductor laser and reflected by the optical disk, and Second light receiving area Further, it is characterized in that it is placed on the wiring board at a rotational position where the difference calculation output of each light detection output is zero.

本発明によれば、複雑な工程を必要とすることなく、複数波長のいずれにおいても同一の受光素子上に復路光束スポットの位置を最適化可能な光デバイスを提供することができるものである。 According to the present invention, without requiring complex steps, in any of a plurality of wavelengths be one capable of providing optimizable optical device the position of the recovery Michikotaba spots on the same light receiving element is there.

本発明に係る光デバイスを用いた光ピックアップの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the optical pick-up using the optical device which concerns on this invention. 本発明に係る光デバイスの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the optical device which concerns on this invention. 本発明に係る光デバイスの構成を示す上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。It is the top view (a) and side view (b) which show the structure of the optical device which concerns on this invention. 本発明に係る光デバイスと光ディスクとの位置関係を示す上面図である。It is a top view which shows the positional relationship of the optical device which concerns on this invention, and an optical disk. 本発明に係る光デバイスを記録トラックに対して回転させて配置した状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state which rotated and arrange | positioned the optical device which concerns on this invention with respect to the recording track. 本発明に係る光デバイスを記録トラックに対して回転させて配置した状態を示す詳細な平面図である。FIG. 3 is a detailed plan view showing a state in which the optical device according to the present invention is arranged rotated with respect to the recording track. 本発明に係る光デバイスの構成の他の例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the other example of a structure of the optical device which concerns on this invention. 半導体レーザと受光素子とを一体化し集積化した従来の光デバイスであって、記録トラックに対して回転させて配置した光デバイスの構成を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a conventional optical device in which a semiconductor laser and a light receiving element are integrated and integrated, the optical device being rotated with respect to a recording track.

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明に係る光デバイスを用いた光ピックアップの構成を示す斜視図である。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical pickup using an optical device according to the present invention.

本発明に係る光デバイスは、図１に示すように、記録トラック５８に沿って情報信号が記録された情報記録媒体である光ディスク５５に対して収束光を照射し、この収束光の光ディスク５５からの反射光を検出して、情報信号を読み取る光ピックアップに適用することができる。 As shown in FIG. 1, the optical device according to the present invention irradiates an optical disc 55, which is an information recording medium on which an information signal is recorded, along a recording track 58. Therefore, the present invention can be applied to an optical pickup that detects reflected light and reads an information signal.

本発明に係る光デバイスは、金属板の打抜き材からなり樹脂パッケージ５に一体化されて補強された配線基板となるリードフレーム４を有している。リードフレーム４の上面の金属露出部分（搭載部）には、光路変換ミラー７を一体形成したサブマウント２が搭載されている。このサブマウント２上には、光路変換ミラー７に対向して、半導体レーザ１が搭載されている。サブマウント２は、光路変換ミラー７に対向する位置に、半導体レーザ１が搭載されるための平面部が形成されている。 The optical device according to the present invention includes a lead frame 4 which is a wiring board made of a metal plate punching material and integrated into a resin package 5 and reinforced. A submount 2 in which an optical path conversion mirror 7 is integrally formed is mounted on the exposed metal portion (mounting portion) on the upper surface of the lead frame 4. A semiconductor laser 1 is mounted on the submount 2 so as to face the optical path conversion mirror 7. In the submount 2, a plane portion for mounting the semiconductor laser 1 is formed at a position facing the optical path conversion mirror 7.

また、リードフレーム４上には、サブマウント２の側方に位置して、ＰＤＩＣ（受光素子）３が搭載されている。ＰＤＩＣ３の上面には、表面から数μｍの範囲内に、受光領域１１や、図示しない増幅演算回路等が、半導体プロセスにより形成されている。 On the lead frame 4, a PDIC (light receiving element) 3 is mounted on the side of the submount 2. On the upper surface of the PDIC 3, a light receiving region 11, an amplification operation circuit (not shown), and the like are formed by a semiconductor process within a range of several μm from the surface.

これらサブマウント２及びＰＤＩＣ３は、リードフレーム４上に相互位置決めされて搭載されている。 The submount 2 and the PDIC 3 are mounted on the lead frame 4 while being positioned relative to each other.

光ピックアップにおいて、サブマウント２上に搭載された半導体レーザ１から射出された光束は、光路変換ミラー７により反射され、ホログラム素子１９を透過して、対物レンズ２５に入射される。この光束（往路光）は、ホログラム素子１９においては何らの作用も受けずに透過する。 In the optical pickup, the light beam emitted from the semiconductor laser 1 mounted on the submount 2 is reflected by the optical path conversion mirror 7, passes through the hologram element 19, and enters the objective lens 25. This light beam (outgoing light) is transmitted through the hologram element 19 without any action.

対物レンズ２５に入射した光束は、この対物レンズ２５によって収束光となり、光ディスク５５の信号記録上に集光され、この信号記録面上に光スポット５６を形成する。 The light beam incident on the objective lens 25 becomes convergent light by the objective lens 25, is condensed on the signal recording of the optical disk 55, and forms a light spot 56 on the signal recording surface.

そして、光ディスク５５の信号記録面において反射された反射光（複路光）は、対物レンズ２５に戻り、この対物レンズ２５を経てホログラム素子１９に入射する。このホログラム素子１９は、光ディスク５５からの反射光の通過領域を含む平面上に形成されている。なお、このホログラム素子１９は、透明基板１８上に、微細周期構造として作製されている。 Then, the reflected light (double-pass light) reflected on the signal recording surface of the optical disk 55 returns to the objective lens 25 and enters the hologram element 19 through the objective lens 25. The hologram element 19 is formed on a plane including a region through which reflected light from the optical disk 55 passes. The hologram element 19 is manufactured as a fine periodic structure on the transparent substrate 18.

ここで、光ディスク５５上の記録トラック５８の接線に平行な軸（図１中のＹ軸）をタンジェンシャル軸５９と呼び、このタンジェンシャル軸５９に直交し光ディスク５５の回転中心軸６０を通る軸（図１中のＸ軸）をラジアル軸６１と呼ぶ。光ディスク５５に対する往復の光束の光軸５７（図１中のＺ軸）は、これらタンジェンシャル軸５９及びラジアル軸６１のいずれとも直交する。 Here, an axis parallel to the tangent of the recording track 58 on the optical disk 55 (Y axis in FIG. 1) is called a tangential axis 59, and an axis orthogonal to the tangential axis 59 and passing through the rotation center axis 60 of the optical disk 55. (X-axis in FIG. 1) is referred to as a radial axis 61. The optical axis 57 (Z axis in FIG. 1) of the light beam reciprocating with respect to the optical disc 55 is orthogonal to both the tangential axis 59 and the radial axis 61.

ホログラム素子１９に入射した光ディスク５５からの反射光は、このホログラム素子１９において、回折作用を受ける。ホログラム素子１９は、複数の分割線２０，１５，１６，１７によって複数の領域（８領域）に分割されている。光ディスク５５からの反射光は、ホログラム素子１９の分割された領域のそれぞれにおいて、異なる、または、同一の回折作用を受ける。回折作用を受けた光ディスク５５からの反射光は、１次回折光として、光軸５７に対して所定の角度をなして０次光より分岐され、２組の回折光群（計４本の回折光）として射出される。これら２組の回折光群は、互いに空間的に離間する位置において、ＰＤＩＣ３上に入射する。 The reflected light from the optical disk 55 that has entered the hologram element 19 undergoes a diffraction action in the hologram element 19. The hologram element 19 is divided into a plurality of regions (8 regions) by a plurality of dividing lines 20, 15, 16, and 17. The reflected light from the optical disk 55 is subjected to different or the same diffraction action in each of the divided areas of the hologram element 19. The reflected light from the optical disk 55 that has undergone the diffracting action is branched from the 0th-order light as a first-order diffracted light at a predetermined angle with respect to the optical axis 57, and two sets of diffracted light groups (a total of four diffracted lights). ). These two sets of diffracted light groups are incident on the PDIC 3 at positions spatially separated from each other.

ＰＤＩＣ３上には、受光素子１１が形成されている。ホログラム素子１９を経た２組の回折光群は、いずれも受光素子１１に漏れなく入射して、光スポット２２，２３を形成する。すなわち、受光素子１１は、ホログラム素子１９を経た反射光を検出する。 A light receiving element 11 is formed on the PDIC 3. Both of the two sets of diffracted light groups that have passed through the hologram element 19 are incident on the light receiving element 11 without leakage and form light spots 22 and 23. That is, the light receiving element 11 detects the reflected light that has passed through the hologram element 19.

受光素子１１は、２本の分割線２１，２４によって４つの受光領域に分割されている。この受光素子１１は、分割された受光領域ごとに、入射した光束の光量に応じた光電変換を行い、信号出力を行う。この受光素子１１は、４つの受光領域に分割されているので、４本の信号出力を行う。これら４本の信号出力を演算することにより、光ディスク５５に記録された情報信号の読取り信号及び各種のエラー信号が生成される。 The light receiving element 11 is divided into four light receiving regions by two dividing lines 21 and 24. The light receiving element 11 performs photoelectric conversion according to the amount of incident light flux for each divided light receiving region, and outputs a signal. Since this light receiving element 11 is divided into four light receiving regions, it outputs four signals. By calculating these four signal outputs, a read signal for information signals recorded on the optical disc 55 and various error signals are generated.

図２は、本発明に係る光デバイスの構成を示す分解斜視図である。 FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the optical device according to the present invention.

この光デバイスにおいて、光路変換ミラー７を有するサブマウント２は、図２に示すように、同一のウエハ（Ｓｉ単結晶基板）１２内において作製される。すなわち、サブマウント２は、ウエハ１２内に複数が配列された状態に形成されて、このウエハ１２を個々のサブマウント２に切断することによって作製される。 In this optical device, the submount 2 having the optical path conversion mirror 7 is manufactured in the same wafer (Si single crystal substrate) 12 as shown in FIG. That is, the submount 2 is formed in a state where a plurality of submounts 2 are arranged in the wafer 12, and is manufactured by cutting the wafer 12 into individual submounts 2.

サブマウント２を作製するためのウエハ１２としては、エッチドミラーである光路変換ミラー７を作製するのに適した安価な基板（いわゆるオフ基板）を用いることができ、例えば、４インチのものであってもよい。 As the wafer 12 for producing the submount 2, an inexpensive substrate (so-called off-substrate) suitable for producing the optical path conversion mirror 7 which is an etched mirror can be used. There may be.

一方、ＰＤＩＣ３は、サブマウント２とは別のウエハ１３内において作製される。すなわち、ＰＤＩＣ３は、ウエハ１３内に複数が配列された状態に形成されて、このウエハ１３を個々のＰＤＩＣ３に切断することによって作製される。 On the other hand, the PDIC 3 is manufactured in a wafer 13 different from the submount 2. That is, the PDIC 3 is formed in a state where a plurality of PDICs 3 are arranged in the wafer 13, and is manufactured by cutting the wafer 13 into individual PDICs 3.

ＰＤＩＣ３を作製するためのウエハ１３としては、高速演算回路に適したエピウエハ（いわゆるジャスト基板）を用い、いわゆるサブμｍルールを適用した装置により作製プロセスを実行することが可能な、例えば、６インチウエハであることが好ましい。 As a wafer 13 for manufacturing the PDIC 3, an epi wafer (so-called just substrate) suitable for a high-speed arithmetic circuit is used, and a manufacturing process can be executed by an apparatus to which a so-called sub-μm rule is applied. For example, a 6-inch wafer It is preferable that

このように、サブマウント２及びＰＤＩＣ３を、それぞれ別個のウエハ１２，１３から作製することにより、これらサブマウント２及びＰＤＩＣ３は、全く独立に最適なプロセス、サイズ及び厚さを選択して作製することが可能である。 As described above, the submount 2 and the PDIC 3 are manufactured from the separate wafers 12 and 13, respectively, and the submount 2 and the PDIC 3 are manufactured by selecting the optimum process, size, and thickness completely independently. Is possible.

この光デバイスにおいては、ＰＤＩＣ３の表面を、光学的及び機械的基準面として用いている。そして、サブマウント２及び半導体レーザ１は、ＰＤＩＣ３の表面に半導体プロセスにより形成された図示しないアライメントマーク等を基準として、μｍオーダの精度でリードフレーム４上に搭載される。 In this optical device, the surface of the PDIC 3 is used as an optical and mechanical reference surface. The submount 2 and the semiconductor laser 1 are mounted on the lead frame 4 with an accuracy of the order of μm with reference to an alignment mark (not shown) formed on the surface of the PDIC 3 by a semiconductor process.

図３は、本発明に係る光デバイスの構成を示す上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。 FIG. 3 is a top view (a) and a side view (b) showing the configuration of the optical device according to the present invention.

この光デバイスにおいては、光路変換ミラー７は、半導体レーザ１が搭載されるサブマウント２に対して、予め一体的に形成されている。そのため、半導体レーザ１及びサブマウント２の搭載工程においては、これら半導体レーザ１及びサブマウント２間の相互位置関係のみを制御すればよい。 In this optical device, the optical path conversion mirror 7 is integrally formed in advance with respect to the submount 2 on which the semiconductor laser 1 is mounted. Therefore, in the mounting process of the semiconductor laser 1 and the submount 2, only the mutual positional relationship between the semiconductor laser 1 and the submount 2 needs to be controlled.

従来の光デバイスにおいて、サブマウント２と光路変換ミラー７とが別体となっている場合には、これらサブマウント２及び光路変換ミラー７間の相対位置関係を高精度に制御する必要があり、また、両者を別工程で搭載することに鑑みると、両者間には数十μｍの空隙（クリアランス）が確保されている必要がある。そのため、従来の光デバイスにおいては、半導体レーザ１の発光点６と、光路変換ミラー７に反射されることによる見かけの発光点１４との間隔を短縮するには限界がある。 In the conventional optical device, when the submount 2 and the optical path conversion mirror 7 are separated, it is necessary to control the relative positional relationship between the submount 2 and the optical path conversion mirror 7 with high accuracy. In view of mounting both in separate steps, it is necessary to ensure a gap (clearance) of several tens of μm between the two. Therefore, in the conventional optical device, there is a limit to shortening the interval between the light emitting point 6 of the semiconductor laser 1 and the apparent light emitting point 14 reflected by the optical path conversion mirror 7.

これに対し、本発明に係る光デバイスにおいては、見かけの発光点１４の位置を決める光路変換ミラー７は、発光点６の位置を決めるサブマウント２に一体的に同一のウエハ１２上において形成されるため、前述したような空隙（クリアランス）は必要ではない。 On the other hand, in the optical device according to the present invention, the optical path conversion mirror 7 that determines the position of the apparent light emitting point 14 is formed on the same wafer 12 integrally with the submount 2 that determines the position of the light emitting point 6. Therefore, the gap (clearance) as described above is not necessary.

したがって、この光デバイスにおいては、発光点６と見かけの発光点１４との間隔を相対的に数十μｍとすることができ、図１に示すように、発光点６から円錐状に広がって射出される光束の有効発散角が一定（例えば、片側１０°程度）であるとすると、発光点６と見かけの発光点１４との間隔の二乗に比例して、光路変換ミラー７上において必要な反射面積を小さくすることができる。そのため、射出波面として厳しい管理、例えば、波面収差のＲＭＳ値（Root Mean Square：二乗平均）を０．０５λ程度未満とする管理が必要となる光路変換ミラー７の表面状態の管理が容易となり、Ｓｉウエハにエッチングにより形成する場合の歩留りを向上させることができる。 Therefore, in this optical device, the distance between the light emitting point 6 and the apparent light emitting point 14 can be relatively several tens of μm, and as shown in FIG. If the effective divergence angle of the emitted light beam is constant (for example, about 10 ° on one side), the necessary reflection on the optical path conversion mirror 7 is proportional to the square of the distance between the light emitting point 6 and the apparent light emitting point 14. The area can be reduced. Therefore, it becomes easy to manage the surface state of the optical path conversion mirror 7 that requires strict management as the exit wavefront, for example, management that makes the RMS value (Root Mean Square) of wavefront aberration less than about 0.05λ. The yield in the case of forming the wafer by etching can be improved.

図４は、本発明に係る光デバイスと光ディスクとの位置関係を示す上面図である。 FIG. 4 is a top view showing the positional relationship between the optical device and the optical disc according to the present invention.

この図４においては、光デバイスが、光ディスク５５より、光ピックアップの光学系において光学的に写像される位置関係を示しており、通常の光強度分布（光束断面形状）及び偏光方向を示している。 4 shows a positional relationship in which the optical device is optically mapped in the optical system of the optical pickup from the optical disk 55, and shows a normal light intensity distribution (light beam cross-sectional shape) and polarization direction. .

本発明に係る光デバイスにおいては、サブマウント２は、リードフレーム４上に写像される光ディスク５５の記録トラック５８の接線に対して回転された位置に設置され固定されている。そして、半導体レーザ１から射出されサブマウント２の光路変換ミラー７によって反射されてこの光デバイス外に射出される光束は、光束断面形状の長軸方向、光束断面形状の短軸方向、あるいは、直線偏光の方向のいずれか一つ乃至二つが、受光素子１１の各分割線２１，２４に対して、略平行ではなく、また、直交せず、所定の角度をなしている。 In the optical device according to the present invention, the submount 2 is installed and fixed at a position rotated with respect to the tangent of the recording track 58 of the optical disk 55 mapped onto the lead frame 4. The light beam emitted from the semiconductor laser 1 and reflected by the optical path conversion mirror 7 of the submount 2 and emitted to the outside of the optical device is a major axis direction of the beam sectional shape, a minor axis direction of the beam sectional shape, or a straight line. Any one or two of the polarization directions are not substantially parallel to or perpendicular to each of the dividing lines 21 and 24 of the light receiving element 11 and form a predetermined angle.

そのため、この光デバイスを用いた光ピックアップにおいては、光ディスク５５からの戻り光をホログラム素子１９により受光素子１１に戻す場合に、ホログラム素子１９の波長依存性による回折光の位置変動や、トラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号の検出方式等による制約を受けずに、光ディスク５５の再生品位に影響する射出光の偏光方向と記録トラック５８との相対角度や、対物レンズ瞳における強度分布を調整することができ、最適な偏光方向、あるいは、対物レンズの瞳端における光強度を設定することが可能になり、ひいては、線密度及び記録トラック密度のいずれにおいても光学的性能を両立させることが可能になる。 Therefore, in the optical pickup using this optical device, when returning light from the optical disk 55 to the light receiving element 11 by the hologram element 19, the position variation of the diffracted light due to the wavelength dependence of the hologram element 19 and the tracking error signal In addition, the relative angle between the polarization direction of the emitted light and the recording track 58 that affects the reproduction quality of the optical disk 55 and the intensity distribution in the objective lens pupil can be adjusted without being restricted by the detection method of the focus error signal. It is possible to set the optimum polarization direction or the light intensity at the pupil end of the objective lens. As a result, it is possible to achieve both optical performance in both the linear density and the recording track density.

図８は、半導体レーザと受光素子とを一体化し集積化した従来の光デバイスであって、記録トラックに対して回転させて配置した光デバイスの構成を示す平面図である。 FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a conventional optical device in which a semiconductor laser and a light receiving element are integrated and integrated, and is rotated with respect to a recording track.

ここで、図８に示すように、半導体レーザ１０４と受光素子１１０とを一体化し集積化した従来の光デバイスを用いて、見掛けの発光点と受光素子１１０との相対関係を維持しつつ、射出光の直線偏光の方向を記録トラック５８に対して所定角度傾けて、タンジェンシャル方向の射出光強度分布とラジアル方向の射出光強度分布とを調整する場合には、光路変換ミラー１０５とサブマウント１０３のいずれをも回転させたうえに、相互の位置関係を精密に計算したうえで、位置関係を定める必要があった。 Here, as shown in FIG. 8, a conventional optical device in which the semiconductor laser 104 and the light receiving element 110 are integrated and integrated is used, while the relative relationship between the apparent light emitting point and the light receiving element 110 is maintained. In the case where the direction of the linearly polarized light is inclined by a predetermined angle with respect to the recording track 58 to adjust the emission light intensity distribution in the tangential direction and the emission light intensity distribution in the radial direction, the optical path conversion mirror 105 and the submount 103 are adjusted. It was necessary to determine the positional relationship after rotating both of these and precisely calculating the mutual positional relationship.

これに対し、本発明に係る光デバイスにおいては、光路変換ミラー７がサブマウント２に対して一体となっているので、半導体レーザ１の発光点と光路変換ミラー７との相互位置関係を精度良く定めたうえで、この位置関係を維持したまま、一体的に位置決めしてリードフレーム４上に載置することができ、簡便、かつ、精度よく位置決めを行うことができる。 On the other hand, in the optical device according to the present invention, since the optical path conversion mirror 7 is integrated with the submount 2, the mutual positional relationship between the light emitting point of the semiconductor laser 1 and the optical path conversion mirror 7 is accurately determined. Once determined, the position can be integrated and placed on the lead frame 4 while maintaining this positional relationship, and positioning can be performed easily and accurately.

なお、ＢＤディスクに対応した光ピックアップにおいては、対物レンズ２５に至る光強度分布に敏感であり、タンジェンシャル軸５９とラジアル軸６１とで同等の強度分布が求められる場合があり、この場合には、ビーム整形光学系が必要となる場合がある。 An optical pickup compatible with a BD disc is sensitive to the light intensity distribution reaching the objective lens 25, and an equivalent intensity distribution may be required between the tangential axis 59 and the radial axis 61. In this case, In some cases, a beam shaping optical system is required.

なお、ウエハ１２には、オフ基板を、ウエハ１３には、ジャスト基板を用いることができる。ジャスト基板とは、インゴットＳｉの所定の結晶面に平行な角度で切り出されたものをいう。オフ基板とは、インゴットＳｉの所定の結晶面に対して所定の角度で切り出されたものをいう。 An off-substrate can be used for the wafer 12 and a just substrate can be used for the wafer 13. The just substrate means a substrate cut out at an angle parallel to a predetermined crystal plane of the ingot Si. An off-substrate refers to a substrate cut out at a predetermined angle with respect to a predetermined crystal plane of ingot Si.

図５は、本発明に係る光デバイスを記録トラックに対して回転させて配置した状態を示す平面図である。 FIG. 5 is a plan view showing a state in which the optical device according to the present invention is rotated with respect to the recording track.

ところで、この光デバイスにおいては、図５に示すように、ＤＶＤ用６５０ｎｍ帯のレーザチップ（第１の半導体レーザ）１ａ及びＣＤ用７８０ｎｍ帯のレーザチップ（第２の半導体レーザ）１ｂは、別体のレーザチップで構成され、サブマウント２上に近接並置される。これらレーザチップ１ａ，１ｂの発光点は、同一部材（サブマウント２）上に一体化された光路変換ミラー７を介して、対物レンズ側から見て見かけの発光点１４ａ，１４ｂとして観察され、これらが光ピックアップの光学系における実質的な発光点の位置となる。 In this optical device, as shown in FIG. 5, a 650 nm band laser chip (first semiconductor laser) 1a for DVD and a 780 nm band laser chip (second semiconductor laser) 1b for CD are separately provided. These are arranged in close proximity on the submount 2. The light emitting points of these laser chips 1a and 1b are observed as apparent light emitting points 14a and 14b as viewed from the objective lens side through an optical path conversion mirror 7 integrated on the same member (submount 2). Is the position of the substantial light emitting point in the optical system of the optical pickup.

この光デバイスにおいては、ＤＶＤ及びＣＤ各々の再生動作時には、いずれか一方のレーザチップ１ａ，１ｂのみが発光する。レーザチップ１ａ，１ｂから発せられた光束は、対物レンズ２５を経て光ディスク５５に照射され、この光ディスク５５により反射される。この反射光は、再び対物レンズ２５を経由し、光デバイスとして一体化されたホログラム素子１９の回折作用により、ラジアル＋方向に回折分岐される。この光束は、主に対物レンズ２５の開口数によって定まる有限の大きさの復路スポット２２ａ，２２ｂとして受光素子１１に照射される。受光素子１１においては、受光した光束を光電変換（Ｉ−Ｖ変換）し、増幅などを経て信号出力する。 In this optical device, only one of the laser chips 1a and 1b emits light during the reproduction operation of each DVD and CD. The light beams emitted from the laser chips 1 a and 1 b are irradiated onto the optical disk 55 through the objective lens 25 and reflected by the optical disk 55. The reflected light again passes through the objective lens 25 and is diffracted and branched in the radial + direction by the diffraction action of the hologram element 19 integrated as an optical device. This light beam is irradiated to the light receiving element 11 as return spots 22 a and 22 b having a finite size mainly determined by the numerical aperture of the objective lens 25. The light receiving element 11 performs photoelectric conversion (IV conversion) on the received light flux, and outputs a signal through amplification and the like.

ここで、フォーカス、トラッキングなどの光ディスク基本動作のための各種エラー信号生成のため、受光素子１１の受光領域は分割線２１，２４により複数の領域に分割されている。各受光領域からの出力信号は、その後、加減算処理を施される。 Here, the light receiving area of the light receiving element 11 is divided into a plurality of areas by dividing lines 21 and 24 in order to generate various error signals for basic operations of the optical disk such as focus and tracking. The output signal from each light receiving area is then subjected to addition / subtraction processing.

図６は、本発明に係る光デバイスを記録トラックに対して回転させて配置した状態を示す詳細な平面図である。 FIG. 6 is a detailed plan view showing a state in which the optical device according to the present invention is rotated with respect to the recording track.

一般に、ホログラム素子１９を用いた光デバイスにおいては、図６に示すように、ホログラム素子１９における回折角の波長依存性の影響を回避するため、受光素子１１における受光領域のラジアル方向の分割線２１を、ホログラム素子による回折方向に一致させている。そして、ラジアル方向の分割線２１によってタンジェンシャル方向に分割された各受光領域ＰＤａ，ＰＤｂの受光強度バランスを保つことが、光デバイスの性能維持のために重要とされている。 In general, in an optical device using the hologram element 19, as shown in FIG. 6, in order to avoid the influence of the wavelength dependency of the diffraction angle in the hologram element 19, the dividing line 21 in the radial direction of the light receiving region in the light receiving element 11 is used. Are matched with the diffraction direction by the hologram element. In order to maintain the performance of the optical device, it is important to maintain the light receiving intensity balance of the light receiving regions PDa and PDb divided in the tangential direction by the dividing line 21 in the radial direction.

また、ＤＶＤ用のレーザチップ１ａ及びＣＤ用のレーザチップ１ｂの各発光点をラジアル軸方向に並置させ、回折方向もラジアル軸方向とすることで、いずれの復路スポット２２ａ，２２ｂも、概ねラジアル軸方向の分割線２１上に位置させることができる。二つの見かけの発光点１４ａ，１４ｂは、完全に一致させることはできず、１２０μｍ程度の発光点間隔ｄだけ離間している。 In addition, by arranging the light emitting points of the DVD laser chip 1a and the CD laser chip 1b in the radial axis direction and the diffraction direction also in the radial axis direction, each of the return spots 22a and 22b has a substantially radial axis. It can be located on the dividing line 21 in the direction. The two apparent light emission points 14a and 14b cannot be perfectly matched, and are separated by a light emission point interval d of about 120 μm.

このような見かけの発光点１４ａ，１４ｂの位置の不一致と、ホログラム素子１９のレンズ作用の位置依存性（回折方向の位置依存性）とが組み合わせられた作用により、対物レンズ２５によって開口が決まる復路光束が、受光素子１１上で各々の波長でタンジェンシャル方向にも厳密には一致しない現象、例えば、光強度重心で受光素子面上で１０μｍ以内程度ずれる現象が、図５に示すように、シミュレーション及び実測により確認されている。この現象により、ＤＶＤ及びＣＤのような複数の規格の光デバイスの再生動作において、各再生性能のマージンの低下、最良ポイントの不一致が生ずることが知られている。 The return path in which the aperture is determined by the objective lens 25 due to the combined action of the mismatch in the positions of the apparent light emitting points 14a and 14b and the position dependency of the lens action of the hologram element 19 (position dependency of the diffraction direction). A phenomenon in which the luminous flux does not exactly match the tangential direction at each wavelength on the light receiving element 11, for example, a phenomenon in which the light intensity centroid shifts within about 10 μm on the light receiving element surface as shown in FIG. And confirmed by actual measurement. Due to this phenomenon, it is known that in the reproducing operation of a plurality of optical devices such as DVD and CD, the margin of each reproducing performance is lowered and the best point is not matched.

本発明に係る光デバイスにおいては、光路変換ミラー７が一体化されたサブマウント２は、図５及び図６に示すように、リードフレーム４の上面において回転自由度を有しており、受光素子１１との位置関係を一方の波長について固定し、他方の波長について微調整することが可能である。この微調整により、上記の現象を解消することができる。 In the optical device according to the present invention, the submount 2 in which the optical path conversion mirror 7 is integrated has a degree of freedom of rotation on the upper surface of the lead frame 4 as shown in FIGS. 11 can be fixed for one wavelength and finely adjusted for the other wavelength. By this fine adjustment, the above phenomenon can be solved.

すなわち、始めに、ＤＶＤ用のレーザチップ１ａ及びＣＤ用のレーザチップ１ｂの相互位置を調整して、二つのレーザチップ１ａ，１ｂの見かけの発光点１４ａ，１４ｂが同一のラジアル軸（Ｘ軸）上に存在し、かつ、ＤＶＤ用レーザ光の復路光スポット２２ａの重心が受光領域の分割線２１上に位置するようにする。ここで、二つのレーザチップ１ａ，１ｂの見かけの発光点１４ａ，１４ｂがラジアル軸（Ｘ軸）上に存在する状態を基準位置と定める。 That is, first, the mutual positions of the DVD laser chip 1a and the CD laser chip 1b are adjusted so that the apparent light emitting points 14a and 14b of the two laser chips 1a and 1b are the same radial axis (X axis). The center of gravity of the return light spot 22a of the DVD laser light is positioned on the dividing line 21 of the light receiving region. Here, a state in which the apparent light emitting points 14a and 14b of the two laser chips 1a and 1b exist on the radial axis (X axis) is defined as a reference position.

この状態で、ＣＤ用レーザチップ１ｂが発光し、光ディスク５５における反射及びホログラム素子１９における回折作用により、ＣＤ用レーザ光の復路光が受光領域に照射されると、復路光スポット２２ｂの重心は、前述した現象により、分割線２１上から数μｍ、タンジェンシャル軸（Ｙ軸）上にずれを生じる。 In this state, when the CD laser chip 1b emits light and the light receiving area is irradiated with the return light of the CD laser light by the reflection on the optical disk 55 and the diffraction action on the hologram element 19, the center of gravity of the return light spot 22b is Due to the phenomenon described above, a deviation occurs on the tangential axis (Y axis) by several μm from the dividing line 21.

一方、分割線２１を挟む２つの受光領域ＰＤａ，ＰＤｂからの光検出出力ＶＰＤａ，ＶＰＤｂの差演算出力は、復路光スポット２２ａ，２２ｂの重心が分割線２１に一致した場合にのみ０となり、それ以外では、タンジェンシャル軸（Ｙ軸）方向の位置ずれにほぼ比例した以下の出力（ＰＤbalanceＹ）となる。
ＰＤbalanceＹ＝（ＶＰＤａ−ＶＰＤｂ）／（ＶＰＤａ＋ＶＰＤｂ） On the other hand, the difference calculation output of the light detection outputs VPDa and VPDb from the two light receiving regions PDa and PDb sandwiching the dividing line 21 becomes 0 only when the center of gravity of the return light spots 22a and 22b coincides with the dividing line 21. Otherwise, the following output (PDbalanceY) is approximately proportional to the positional deviation in the tangential axis (Y-axis) direction.
PDbalanceY = (VPDA−VPDb) / (VPDA + VPDb)

この出力（ＰＤbalanceＹ）が０となるＣＤ用レーザ光の見かけの発光点１４ｂのタンジェンシャル方向についての位置は、一義に定まり、ＤＶＤ用レーザ光の見かけ発光点１４ａの基準位置に対して、見かけの発光点高さ差ΔＹ（分割線２１に直交するＹ軸方向の距離成分）が定まる。 The position in the tangential direction of the apparent light emission point 14b of the CD laser light for which the output (PDbalanceY) is 0 is uniquely determined and is apparent relative to the reference position of the apparent light emission point 14a of the DVD laser light. The light emitting point height difference ΔY (the distance component in the Y-axis direction orthogonal to the dividing line 21) is determined.

前述したように、ＣＤ用レーザ光の見かけの発光点１４ｂとＤＶＤ用レーザ光の見かけ発光点１４ａとの間隔ｄは、１２０μｍ程度の所定値であるので、サブマウント２を、ＤＶＤ用レーザ光の見かけの発光点１４ａを中心として、以下の角度θだけ回転させれば、ＣＤ及びＤＶＤのいずれについても、ＰＤbalanceＹを０とすることができ、両者についての性能を良好に両立可能である。なお、θの方向については、図１に示している。 As described above, since the distance d between the apparent light emission point 14b of the CD laser light and the apparent light emission point 14a of the DVD laser light is a predetermined value of about 120 μm, the submount 2 is attached to the DVD laser light. If it is rotated about the apparent light emission point 14a by the following angle θ, PDbalanceY can be set to 0 for both CD and DVD, and the performance of both can be satisfactorily achieved. The direction of θ is shown in FIG.

すなわち、サブマウント２のリードフレーム４上における回転位置を、Ｙ軸に対して角度θだけ回転調整することにより、発光点間隔ｄのＹ軸方向成分ΔＹを調整し、ＣＤ用レーザチップ１ｂから発せられ、光ディスク５５により反射された復路光束を受光した第１の受光領域ＰＤａ及び第２の受光領域ＰＤｂからの各光検出出力ＶＰＤａ，ＶＰＤｂの差演算出力が０となるようにする。発光点間隔ｄのＹ軸方向成分ΔYは、以下のように示される。
ΔＹ＝−ｄsinθ That is, by adjusting the rotation position of the submount 2 on the lead frame 4 by an angle θ with respect to the Y axis, the Y axis direction component ΔY of the light emitting point interval d is adjusted and emitted from the CD laser chip 1b. The difference calculation output of the respective light detection outputs VPDa and VPDb from the first light receiving area PDa and the second light receiving area PDb that receives the return light beam reflected by the optical disk 55 is set to zero. The Y-axis direction component ΔY of the light emitting point interval d is expressed as follows.
ΔY = −dsinθ

したがって、角度θは、以下のように示される。
θ＝−sin^−１（ΔＹ／ｄ） Accordingly, the angle θ is expressed as follows.
θ = −sin ⁻¹ (ΔY / d)

例えば、各発光点間隔ｄが１２０〔μｍ〕、最適な見かけの発光点高さ差ΔＹが１０〔μｍ〕である場合、角度θは、以下のように、−４．７８〔deg〕となる。
θ＝−sin^−１（ΔＹ／ｄ）＝−sin^−１（１０／１２０）＝−４．７８〔deg〕 For example, when each light emitting point interval d is 120 [μm] and the optimum apparent light emitting point height difference ΔY is 10 [μm], the angle θ is −4.78 [deg] as follows. .
θ = −sin ⁻¹ (ΔY / d) = − sin ⁻¹ (10/120) = − 4.78 [deg]

すなわち、サブマウント２を、ＤＶＤ用レーザ光の見かけの発光点１４ａを中心に時計回り（−方向）に４．７８°だけ回転させればＤＶＤ及びＣＤのいずれについても、ＰＤbalanceＹを０とすることができる。 That is, if the submount 2 is rotated by 4.78 ° clockwise (− direction) around the apparent light emitting point 14a of the DVD laser light, PDbalanceY is set to 0 for both DVD and CD. Can do.

なお、この光デバイスの量産時には、ＤＶＤ及びＣＤについてのＰＤbalanceＹ、あるいは、復路光スポットの重心位置は、個々の光デバイスについて測定する必要はなく、事前のシミュレーション、あるいは、試作時の実測により一定値を定めておき、この一定値に基づいて生産管理することができる。サブマウント２の搭載位置や、回転中心及び回転角度は、画像認識及び演算により、容易に管理することが可能である。 In mass production of this optical device, the PDbalanceY for DVD and CD, or the center of gravity position of the return light spot does not need to be measured for each optical device, it is a constant value by prior simulation or actual measurement at the time of prototyping. And production management can be performed based on this constant value. The mounting position, the rotation center, and the rotation angle of the submount 2 can be easily managed by image recognition and calculation.

〔第２の実施の形態〕
ところで、この光デバイスにおいては、前述したように、サブマウント２はサブマウント用のウエハ１２から作製され、ＰＤＩＣ３はＰＤＩＣ用のウエハ１３から作製される。ここで、図２に示すように、サブマウント用のウエハ１２の厚さをｈ、ＰＤＩＣ用のウエハ１３の厚さをｊとする。このとき、各ウエハ１２，１３間、あるいは、ウエハ内の面内分布により、±３μｍ程度の厚さ誤差が生ずる。 [Second Embodiment]
In this optical device, as described above, the submount 2 is manufactured from the submount wafer 12 and the PDIC 3 is manufactured from the PDIC wafer 13. Here, as shown in FIG. 2, the thickness of the submount wafer 12 is h, and the thickness of the PDIC wafer 13 is j. At this time, a thickness error of about ± 3 μm occurs due to the in-plane distribution between the wafers 12 and 13 or within the wafer.

ここで、サブマウント２がΔｈの厚さ誤差を有して厚さｈ′となり、ＰＤＩＣ３がΔｊの厚さ誤差を有して厚さｊ′となっているとする。この場合、図３中の（ｂ）に示すように、双方の誤差が逆方向であると、見かけの発光点１４から受光領域１１の表面までの高さの差は、設計値ｄに対し、Δｄ＝Δｈ＋Δｊの合計誤差を持ってしまう。前述のように、各ウエハ１２，１３の厚み誤差が、各々±３μｍで、見かけの発光点１４から受光領域１１の表面までの高さの差の誤差限界が±５μｍであるとすると、Δｄは、最大で、Δｄmax＝３＋３＝６（μｍ）となってしまい、誤差限界の５μｍを超えてしまう虞がある。 Here, it is assumed that the submount 2 has a thickness error of Δh and becomes a thickness h ′, and the PDIC 3 has a thickness error of Δj and has a thickness j ′. In this case, as shown in FIG. 3 (b), if both errors are in the opposite direction, the difference in height from the apparent light emitting point 14 to the surface of the light receiving region 11 is compared to the design value d. It has a total error of Δd = Δh + Δj. As described above, assuming that the thickness error of each of the wafers 12 and 13 is ± 3 μm and the error limit of the difference in height from the apparent light emitting point 14 to the surface of the light receiving region 11 is ± 5 μm, Δd is At maximum, Δdmax = 3 + 3 = 6 (μm), which may exceed the error limit of 5 μm.

図７は、本発明に係る光デバイスの構成の他の例を示す分解斜視図である。 FIG. 7 is an exploded perspective view showing another example of the configuration of the optical device according to the present invention.

そこで、サブマウント２とＰＤＩＣ３とで、元になるウエハを別体化によるメリットよりも、光学的精度を重視する用途では、図７に示すように、サブマウント２、光路変換ミラー７及びＰＤＩＣ３を一枚のウエハ１２上に作製し、これを切断して、隣接するチップ同士を同一のデバイスに用いることにより、同一のウエハ厚とみなすことができるので、光学的な高さ関係の精度を向上させることが可能である。 Therefore, in applications where the optical accuracy is more important than the merit of separating the original wafer between the submount 2 and the PDIC 3, the submount 2, the optical path conversion mirror 7 and the PDIC 3 are provided as shown in FIG. Fabricate on a single wafer 12, cut it, and use adjacent chips in the same device, which can be regarded as the same wafer thickness, improving the accuracy of the optical height relationship It is possible to make it.

すなわち、この実施の形態の光デバイスにおいては、サブマウント２及びＰＤＩＣ３は、ともに同一のウエハ１２上において複数が作製され、切断されて作製される。サブマウント２もＰＤＩＣ３もＳｉ単結晶基板から作製されることに着目すれば、半導体工程等は類似しているため、同一のウエハ１２内に作製可能である。この場合、このウエハ１２の厚さｈは、サブマウント２及びＰＤＩＣ３において共通となる。 That is, in the optical device of this embodiment, a plurality of submounts 2 and PDICs 3 are both produced on the same wafer 12 and cut. If attention is paid to the fact that both the submount 2 and the PDIC 3 are manufactured from a Si single crystal substrate, the semiconductor process and the like are similar, and therefore, they can be manufactured in the same wafer 12. In this case, the thickness h of the wafer 12 is common to the submount 2 and the PDIC 3.

さらに、形状的に双方の一辺の長さを共有するものとすれば、ウエハ１２内で両者を隣接した配置とすることができ、ウエハ研磨による厚さの面内分布を考慮しても、双方を完全に同一の厚さで作製することが可能である。すなわち、図８に示すように、サブマウント２の長辺と、ＰＤＩＣ３の短辺とを同一として隣接させ、切出した後のＰＤＩＣ３を９０°回転させて、同一のリードフレーム４上に搭載することができる。 Further, if the lengths of both sides are shared in shape, they can be arranged adjacent to each other in the wafer 12, and even if the in-plane thickness distribution due to wafer polishing is taken into account, both Can be made with the same thickness. That is, as shown in FIG. 8, the long side of the submount 2 and the short side of the PDIC 3 are made adjacent to each other, and the PDIC 3 after cutting is rotated by 90 ° and mounted on the same lead frame 4. Can do.

この実施の形態においても、半導体レーザ１は、ＰＤＩＣ３の表面を光学的及び機械的基準面として用いて、半導体プロセスで形成された（図示しない）アライメントマーク等を基準として、μｍオーダの精度でサブマウント２上に搭載される。 Also in this embodiment, the semiconductor laser 1 has a submicrometer-order accuracy with the surface of the PDIC 3 used as an optical and mechanical reference surface and an alignment mark (not shown) formed by a semiconductor process as a reference. Mounted on the mount 2.

ここで、サブマウント２がΔｈの厚さ誤差を有して厚さｈ′となり、ＰＤＩＣ３もΔｈの厚さ誤差を有して厚さｈ′となっているとする。この場合、双方の誤差が同一方向であるので、Δｄ＝Δｈ−Δｈ＝０となって、誤差が相殺され、図３中の（ｂ）に示すように、見かけの発光点１４から受光領域１１の表面までの高さの差は、設計値ｄに対し、誤差のない状態となる。前述のように、ウエハ１２の厚み誤差が、±３μｍであっても、見かけの発光点１４から受光領域１１の表面までの高さの差の誤差は略０（μｍ）となり、誤差限界を超えることがない。 Here, it is assumed that the submount 2 has a thickness error of Δh and becomes a thickness h ′, and the PDIC 3 also has a thickness error of Δh and has a thickness h ′. In this case, since both errors are in the same direction, Δd = Δh−Δh = 0, and the error is canceled. As shown in (b) of FIG. The difference in height up to the surface is in an error-free state with respect to the design value d. As described above, even if the thickness error of the wafer 12 is ± 3 μm, the difference in height from the apparent light emitting point 14 to the surface of the light receiving region 11 is substantially 0 (μm), which exceeds the error limit. There is nothing.

そして、この実施の形態においては、前述の実施の形態と同様に、光路変換ミラー７がサブマウント２に一体的に形成されているので、サブマウント２、光路変換ミラー７及びＰＤＩＣ３が同一のウエハから作製され、総合的な位置精度が向上される。 In this embodiment, the optical path conversion mirror 7 is formed integrally with the submount 2 as in the above-described embodiment, so that the submount 2, the optical path conversion mirror 7 and the PDIC 3 are the same wafer. The overall positional accuracy is improved.

本発明に係る光デバイスは、主に、光ディスク等の光情報記録媒体の記録及び／又は再生用光ピックアップにおいて用いられる。 The optical device according to the present invention is mainly used in an optical pickup for recording and / or reproducing an optical information recording medium such as an optical disk.

１，１ａ，１ｂ半導体レーザ
２サブマウント
３ＰＤＩＣ（受光素子）
４リードフレーム
５樹脂パッケージ
６発光点
７光路変換ミラー
１１受光領域
１２サブマウント用のウエハ（半導体基板）
１３受光素子用のウエハ（半導体基板）
１４見かけの発光点 1, 1a, 1b Semiconductor laser 2 Submount 3 PDIC (light receiving element)
4 Lead frame 5 Resin package 6 Light emitting point 7 Optical path conversion mirror 11 Light receiving area 12 Submount wafer (semiconductor substrate)
13 Wafer for light receiving element (semiconductor substrate)
14 Apparent luminous point

Claims

In a hologram integrated type optical device in which a light source unit and a light receiving unit are configured on the same wiring board, and branching forward light irradiated toward an optical disk and return light reflected by the optical disk using the diffraction action of the hologram element ,
The optical device is:
At least two first and second semiconductor lasers are mounted in parallel, and a laser beam emitted from the mounting section for mounting the first and second semiconductor lasers and the first and second semiconductor lasers is reflected. An optical path conversion mirror that is integrally formed, and a light source unit installed on the wiring board;
And a light receiving element substrate placed in the wiring substrate, is provided on the light receiving element substrate, a light receiving portion and a light receiving element having first and second light receiving areas divided by at least one dividing line With
The first semiconductor laser is mounted by mounting the light source unit on which the first and second semiconductor lasers are mounted and the optical path conversion mirror is integrally formed on the wiring board at a predetermined rotational position. The center of gravity of the light spot on the light receiving element emitted from the optical path and reflected by the optical disk, and the center of gravity of the light spot on the light receiving element of the return path emitted from the second semiconductor laser and reflected by the optical disk And the light source part is placed on the wiring board so that both are located on the same dividing line.

In a hologram integrated type optical device in which a light source unit and a light receiving unit are configured on the same wiring board, and branching forward light irradiated toward an optical disk and return light reflected by the optical disk using the diffraction action of the hologram element ,
The optical device is:
At least two first and second semiconductor lasers are mounted in parallel, and a laser beam emitted from the mounting section for mounting the first and second semiconductor lasers and the first and second semiconductor lasers is reflected. An optical path conversion mirror that is integrally formed, and a light source unit installed on the wiring board;
A light-receiving unit having a light-receiving element substrate installed on the wiring board, and a light-receiving element provided on the light-receiving element substrate and having first and second light-receiving regions divided by at least one dividing line ; With
The first apparent light emission point by the optical path conversion mirror of the first semiconductor laser is the light source unit in which the optical path conversion mirror is integrally formed by mounting the first and second semiconductor lasers , A position at which a difference calculation output of each light detection output from the first light receiving region and the second light receiving region which receives the return light beam emitted from the first semiconductor laser and reflected by the optical disc becomes 0;
The light emitting point interval between the first semiconductor laser and the second semiconductor laser is d, and the rotational position of the light source unit on the wiring substrate is parallel to the upper surface of the light receiving element substrate and perpendicular to the dividing line. A rotational position rotated by an angle θ with respect to the first apparent light emitting point and a second apparent light emitting point by the optical path conversion mirror of the second semiconductor laser as ΔY. , ΔY = −d sin θ, and the difference between the respective light detection outputs from the first light receiving region and the second light receiving region that have received the return beam emitted from the second semiconductor laser and reflected by the optical disk An optical device, wherein the optical device is placed on the wiring board at a rotational position where the calculation output is zero.