(57)【要約】【課題】  装置全体の大型化を必要とせずに、発光素子前端面からの出射光の一部のモニタリングを可能にすることを課題とする。【解決手段】基体３上にプリズム４と該プリズムに対向配置された発光素子６と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子ＰＤ１、ＰＤ２とを備え、前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面４ａと反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部４ｅを形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子Ｍ−ＰＤを形成した複合光学素子１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備えた複合光学素子において、
前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成した
ことを特徴とする複合光学素子。
【請求項２】
前記モニタ用受光素子と前記光透過部との間に導光部が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項３】
前記プリズムは前記基体上に紫外線硬化型樹脂によって接着固定され、
前記プリズムの底面と前記基体との間からはみ出した紫外線硬化型樹脂が前記モニタ用受光素子と前記光透過部との間で硬化して前記導光部が形成された
ことを特徴とする請求項２に記載の複合光学素子。
【請求項４】
前記光透過部に透過率調整膜が形成された
ことを特徴とする請求項１に記載の複合光学素子。
【請求項５】
基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備えた複合光学素子と、
照射された光を変調させて反射する信号記録要素が形成された記録媒体へ前記発光素子から出射された光を導く光学要素とを備え、
前記光学要素によって前記発光素子の光を１点上を順次走行する信号記録要素に照射し且つ前記信号記録要素で反射されることによって変調された戻り光が前記プリズムに入射し、さらに、前記信号検出用受光素子によって受光される光学式信号読取装置であって、
前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成し、
前記モニタ用受光素子によって受光した発光素子の光の一部によって前記受光素子の発光出力を監視する
ことを特徴とする光学式信号読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規な複合光学素子及び光学式信号読取装置に関する。詳しくは、発光素子の発光出力を所望の値にするための発光出力のモニタリング（monitoring）の効率を改善する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複合光学素子として、例えば、コンパクトディスク（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ＝ＣＤ）プレーヤ等の光学式信号読取装置における発光部と信号検出部とを一体化したレーザカプラが知られている。
【０００３】
前記レーザカプラは、図６に示すような構造をしている。すなわち、レーザカプラａは、基体であるフォトダイオードＩＣｂの上にマイクロプリズムｃとフォトダイオードｄ上に半導体レーザｅを載せたいわゆるＬＯＰ（Ｌａｓｅｒ  Ｏｎ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）チップｆとが互いに隣接してマウントされている。なお、フォトダイオードＩＣｂ上には信号検出用フォトダイオードｇ１、ｇ２が前後（マイクロプリズムｃとＬＯＰチップｆの配列方向）に並んで形成され、これら２つのフォトダイオードｇ１、ｇ２の上に前記マイクロプリズムｃがマウントされている。さらに、前記フォトダイオードＩＣｂ上には、前記フォトダイオードｇ１、ｇ２の出力電流信号の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換アンプや演算処理部等がＩＣ化されて形成されている。
【０００４】
前記マイクロプリズムｃは、前記半導体レーザｅと対向しハーフミラーが形成され入射面となる斜面ｃ１、全反射面が形成された上面ｃ２、光吸収膜が形成された後面ｃ３、前記斜面ｃ１の下に位置し鏡面に形成された前端面ｃ４を有する。
【０００５】
前記半導体レーザｅの前面から出射されたＳ偏光のレーザ光Ｌ１がマイクロプリズムｃの斜面ｃ１で反射されて垂直方向に立ち上がり、図示しない１／４波長板及び図示しない対物レンズを介して１点上を順次走行する信号記録要素、例えば、ＣＤ等の光ディスクのトラック状に形成されたピットに照射され、信号記録要素で反射されＰ偏光とされた戻り光Ｌ２が同じ光路を逆にたどってマイクロプリズムｃの斜面ｃ１からマイクロプリズムｃ内に入射し、そして、フォトダイオードｇ１上に形成されたハーフミラーを透過した半分の光がフォトダイオードｇ１で受光され、且つ、フォトダイオードｇ１上のハーフミラーで反射された半分の光がさらに上面の全反射面で反射されてフォトダイオードｇ２で受光され、これによって、信号記録要素で記録された信号が読み出される。
【０００６】
そして、前記した信号の読み出し或いは光ディスク等への記録媒体に対する信号の書き込みにはそれぞれ所定のレーザ出力が必要である。そこで、特許文献１に記載されたレーザカプラ等にあっては、半導体レーザｅの後端面からの光出力をフォトダイオードｄでモニターし、それによって、前端面からの光出力Ｌが所望の値となるように制御する目安としている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１３４００５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、光学式信号読取装置（読取装置の用語には記録可能な装置も含む）における、記録速度の向上、記録深度の深層化（例えば２層記録方式における深層への記録）等に対応するため、レーザの高出力化が要望されている。そして、レーザの高出力化は半導体レーザの共振器長の拡大を伴い、前記ＬＯＰチップ上における半導体レーザｅ後方の余裕がなくなって、フォトダイオードｄに半導体レーザｅの後端面からの出射光を受光する面の確保が困難になる。共振器長が拡大した半導体レーザの後端面からの出射光を受光可能とするためには、フォトダイオードｄを大型化しなければならず、レーザカプラを大型化せざるを得ない。
【０００９】
また、モニタ用フォトダイオードをフォトダイオードＩＣｂ上面のマイクロプリズムｃとＬＯＰチップとの間の位置に形成して、半導体レーザｅの前端面からの出射光の一部をマイクロプリズムｃの前端面ｃ４で反射し、その反射光を前記モニタ用フォトダイオードによりモニタリングするする技術もあるが、レーザの高出力化は、放射角の狭小化も伴い、モニタリング用の出射光を得ることが困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、前記した事情に鑑み、装置全体の大型化を必要とせずに、発光素子前端面からの出射光の一部のモニタリングを可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施形態による複合光学素子は、基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備え、前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成したものである。
【００１２】
また、本発明の一実施形態による光学式信号読取装置は、基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備えた複合光学素子と、照射された光を変調させて反射する信号記録要素が形成された記録媒体へ前記発光素子から出射された光を導く光学要素とを備え、前記光学要素によって前記発光素子の光を１点上を順次走行する信号記録要素に照射し且つ前記信号記録要素で反射されることによって変調された戻り光が前記プリズムに入射し、さらに、前記信号検出用受光素子によって受光される光学式信号読取装置であって、前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成し、前記モニタ用受光素子によって受光した発光素子の光の一部によって前記受光素子の発光出力を監視する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にあっては、発光素子の前端面からの出射光の一部をモニタ用受光素子によって受光する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明複合光学素子及び光学式信号読取装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
本発明複合光学素子は、基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備えた複合光学素子において、前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成したものである。
【００１６】
従って、本発明複合光学素子にあっては、発光素子の前端面からの出射光の一部をモニタ用受光素子によって受光することができる。そのため、例えば、高出力化によって発光素子の後端面から出射する光のモニタリングが困難となった場合でも、複合光学素子の全長を大きくすること無しに、光学素子の前端面から出射する光の一部をモニタリングすることによって、オートパワーコントロールを可能にする。
【００１７】
本発明複合光学素子は、以下の（１）〜（３）に示す実施態様によって実施することが可能である。
【００１８】
（１）前記モニタ用受光素子と前記光透過部との間に導光部が形成される。導光部を形成することによってプリズムから一端空気中に出ることによる光の散乱を防止することができ、発光素子からの出射光の所望の割合の光をモニタ用受光素子に受光させることができる。
【００１９】
（２）前記プリズムは前記基体上に紫外線硬化型樹脂によって接着固定され、前記プリズムの底面と前記基体との間からはみ出した紫外線硬化型樹脂が前記モニタ用受光素子と前記光透過部との間で硬化して前記導光部が形成される。前記導光部を形成するのに、各別の材料及び工程を必要とせず、プリズムの基体への固定過程において導光部を形成することができる。
【００２０】
（３）前記光透過部に透過率調整膜が形成される。透過率調整膜の透過率を選択することによって、発光素子からの出射光の所望の割合の光をモニタ用受光素子に受光させることができる。
【００２１】
なお、前記した実施態様（１）〜（３）は、本発明複合光学素子の実施態様の代表的な例であって、これ以外の実施態様によって実施することを妨げるものではない。
【００２２】
次に、本発明複合光学素子をより具体的に説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明複合光学素子をレーザカプラに適用したものである。
【００２３】
先ず、図１にレーザカプラの概要を示す。
【００２４】
レーザカプラ１は、例えば、セラミックス製のフラットパッケージ２内に収容され、フラットパッケージ２の開放された上面が図示しない透明なウインドウキャップにより封止される。
【００２５】
次に、レーザカプラの詳細について説明する。
【００２６】
図２は第１の実施の形態を示す断面図である。
【００２７】
レーザカプラ１において、基体であるフォトダイオードＩＣ３の上にマイクロプリズム４がマウントされ、フォトダイオードＩＣ３上のマイクロプリズム４に対向した位置にサブマウント台５がマウントされ、該サブマウント台５の上に発光素子として半導体レーザ６がマウントされている。
【００２８】
前記マイクロプリズム４は、前記半導体レーザ６に対向した位置に半導体レーザ６のレーザ光の射出方向に対してほぼ４５°に傾斜した斜面４ａが形成され、該斜面４ａには図示しないハーフミラー膜が形成されている。また、マイクロプリズム４の上面４ｂには図示しない全反射膜が形成され、前記斜面４ａとは反対側に位置した後面４ｃには光吸収膜４ｄが形成されている。さらに、マイクロプリズム４の下面には図示しない反射防止膜が形成されている。そして、前記後面４ｃの下端部には前記光吸収膜４ｄが形成されていない光透過部４ｅが形成されている。
【００２９】
前記フォトダイオードＩＣ３の上面のうち前記マイクロプリズム４の下面に対向した位置には信号検出用受光素子として２つの信号検出用フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が半導体レーザ６のレーザ光の射出方向に並んで形成されており、さらに、マイクロプリズム４の前記光透過部４ｅの後方に対応した位置にモニタ用受光素子としてモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤが形成されている。また、信号検出用フォトダイオードＰＤ１の上面にはハーフミラーが形成されている。なお、前記光透過部４ｅの開口幅Ｗｈは１０〜３００μｍが好ましい。
【００３０】
後述するように、前記２つの信号検出用フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２によって記録媒体に記録された信号の検出及びトラッキングエラー信号の検出が行われ、また、モニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤによって前記半導体レーザ６の前面から射出されるレーザ光のパワーの検出が行われ、その検出結果に基づいて半導体レーザ６のオートパワーコントロールが行われる。さらに、前記フォトダイオードＩＣ３には、前記フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２、Ｍ−ＰＤの出力電流信号の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換アンプや演算処理部等がＩＣ化されて形成されている。
【００３１】
マイクロプリズム４の前記光透過部４ｅとモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤとの間には透明な導光部７が形成され、該導光部７は前記光透過部４ｅ及びモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤに密着している。なお、この導光部７は、マイクロプリズム４とは別体に形成されたものであっても或いはマイクロプリズム４と一体に形成されたものであってもかまわないが、マイクロプリズム４をフォトダイオードＩＣ３上にマウントするための紫外線硬化型樹脂の一部をマイクロプリズム４の後方にはみ出させ、該はみ出した紫外線硬化型樹脂が光透過部４ｅ及びモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤと密着するように整形して形成することによって、各別の材料及び工程を必要とせず、プリズムの基体への固定過程において導光部７を形成することができ、コストを低減させることができる。また、マイクロプリズム４を屈折率が１．７５程度の光学ガラスで形成した場合、紫外線硬化型樹脂の屈折率約１．５と屈折率が近似し、好ましい。
【００３２】
上記レーザカプラ１の動作を、光学式信号読取装置としてＣＤプレーヤＣＤＤＶに適用した場合を例として説明する。
【００３３】
なお、本発明光学式信号読取装置は、基体上にプリズムと該プリズムに対向配置された発光素子と前記プリズムの下側で前記基体上に形成された信号検出用受光素子とを備えた複合光学素子と、照射された光を変調させて反射する信号記録要素が形成された記録媒体へ前記発光素子から出射された光を導く光学要素とを備え、前記光学要素によって前記発光素子の光を１点上を順次走行する信号記録要素に照射し且つ前記信号記録要素で反射されることによって変調された戻り光が前記プリズムに入射し、さらに、前記信号検出用受光素子によって受光される光学式信号読取装置であって、前記プリズムの前記発光素子の光の一部が入射される入射面と反対側に位置した部分に前記入射面から入射した前記発光素子の光が透過する光透過部を形成し、前記基体上の前記光透過部に対向した位置にモニタ用受光素子を形成し、前記モニタ用受光素子によって受光した発光素子の光の一部によって前記受光素子の発光出力を監視するものである。
【００３４】
図２に示したＣＤプレーヤＣＤＤＶにおいて、半導体レーザ６から射出したＳ偏光のレーザ光Ｌ１はマイクロプリズム４の斜面４ａで大部分Ｌ１、例えば、７０％が反射されて垂直方向に立ち上がり、一部Ｌｍ、例えば３０％がマイクロプリズム４内に入射する。マイクロプリズム４内に入射したレーザ光Ｌｍは光透過部４ｅに向かい、大部分が光透過部４ｅを透過し、さらに、導光部７を通過してモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤで受光される。モニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤで受光されたレーザ光Ｌｍに基づいて半導体レーザ６の出力パワーが検出され、該検出結果に基づいて、半導体レーザ６の出力パワーを所望の値するべく、半導体レーザ６へ印可する電流量が調整され、オートパワーコントロールが行われる。
【００３５】
一方マイクロプリズム４の斜面４ａで反射されて垂直方向に立ち上がったレーザ光Ｌ１は１／４波長板ＱＰ及び対物レンズＯＬを介してコンパクトディスクＣＤの記録面ＣＤａに照射され、該記録面ＣＤａに形成されている信号記録要素で反射され対物レンズＯＬを経て１／４波長板ＱＰでＰ偏光とされた戻り光Ｌ２がマイクロプリズム４の斜面４ａからマイクロプリズム４内に入り、先ず、５０％が信号検出用フォトダイーオードＰＤ１で受光され、残り５０％がフォトダイオードＰＤ１上のハーフミラーで反射され、さらに、上面４ｂの全反射面で反射されて信号検出用フォトダイオードＰＤ２で受光される。
【００３６】
なお、図２ではレーザカプラ１からコンパクトディスクＣＤの信号記録面ＣＤａへと、また、前記信号記録面ＣＤａからレーザカプラ１へとレーザ光を導く光学要素として１／４波長板ＱＰと対物レンズＯＬのみを示したが、実際のＣＤプレーヤ等の光学式信号読取装置にあっては、立上ミラー等のミラー等１／４波長板ＱＰや対物レンズＯＬ以外の光学要素を備えている。また、本明細書では、光学式信号読取装置の用語には記録媒体に記録された信号の読取、いわゆる再生のみを行うものの他、記録媒体への信号の記録をも行う、いわゆる、光学式信号記録再生装置をも含む意味で用いている。
【００３７】
さらに、記録媒体は、ＣＤやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等の光ディスクに限らず、その他の形態の光学式記録媒体を含むものである。さらにまた、記録媒体に記録された信号記録要素の走行は相対的なものであって、例えば、レーザ光の照射位置が固定（トラッキングやフォーカシング時の微動は固定と考える）であって信号記録要素が移動する場合の他、信号記録要素が固定であってレーザ光の照射位置が、例えば、ガルバノミラー装置等によって信号記録要素の配列方向に移動するものであっても、何れも「１点上を順次走行する信号記録要素」の定義に含まれるものである。
【００３８】
図３は本発明複合光学素子をレーザカプラに適用した第２の実施の形態を示すものである。
【００３９】
この第２の実施の形態に係るレーザカプラ１１はマイクロプリズム４の光透過部４ｅに光の透過率を適宜に設定した透過率調整膜１８を形成した点で前記第１の実施の形態に係るレーザカプラ１と異なり、他の点では、第１の実施の形態に係るレーザカプラ１と同じである。従って、第１の実施の形態に係るレーザカプラ１と同様の部分については第１の実施の形態に係るレーザカプラ１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによって説明を省略する。
【００４０】
前記したように、光透過部４ｅに透過率調整膜１８を形成することによって、モニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤで受光される光量を任意に設定することができ、モニタリングの精度を向上させることができる。
【００４１】
図４は第２の実施の形態の変形例を示すものである。この変形例に係るレーザカプラ１１Ａは透過率調整膜の形成方法がレーザカプラ１１と異なる。すなわち、レーザカプラ１１にあっては、マイクロプリズム４の後面４ｃに一旦形成した光吸収膜４ｄを除去し、又は、後面４ｃの光透過部４ｅとなる部分をマスキングして光吸収膜４ｄを形成することにより、光透過部４ｅを形成し、その後光透過部４ｅのみに（例えば、他の部分をマスキングして）透過率調整膜１８を形成しているが、この変形例に係るレーザカプラ１１Ａにあっては、レーザカプラ１１におけると同様にして光透過部４ｅを形成した後、後面４ｃ全体に（光吸収膜４ｄの上にも）透過率調整膜１８を形成することによって光透過部４ｅを透過率調整膜１８で覆うようにしたものである。レーザカプラ１１Ａにおけるように、マイクロプリズム４の後面４ｃ全体に透過率調整膜１８を形成することによって、透過率調整膜１８の形成時にマスキング等の余分な作業が不要となり、透過率調整膜１８の材料が余分に必要となることを考慮しても、コストを低減することができる。
【００４２】
図５は本発明複合光学素子をレーザカプラに適用した第３の実施の形態を示すものである。
【００４３】
この第３の実施の形態に係るレーザカプラ２１はマイクロプリズム４の光透過部の形成位置が前記第１及び第２の実施の形態に係るレーザカプラ１及び１１と異なり、他の点では、第１及び第２の実施の形態に係るレーザカプラ１及び１１と同じである。従って、第１及び第２の実施の形態に係るレーザカプラ１及び１１と同様の部分については第１及び第２の実施の形態に係るレーザカプラ１及び１１における同様の部分に付した符号と同じ符号を付することによって説明を省略する。
【００４４】
マイクロプリズム４の後端部下端に斜めにカットした傾斜面２４を形成し、該傾斜面２４を光透過部とする。そして、前記光透過部２４とモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤとの間に導光部２７が形成され、該導光部２７は前記光透過部２４及びモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤの受光面に密着されている。なお、前記光透過部２４の開口幅Ｗｓは２０〜３００μｍ、また、該光透過部２４の傾斜角θ２４は５〜７０°に設定されることが好ましい。さらに、この導光部２７もマイクロプリズム４をフォトダイオードＩＣ３にマウントするための紫外線硬化型樹脂のマイクロプリズム４の底面とフォトダイオードＩＣ３との間からはみ出したものによって形成することができる。
【００４５】
前記したように、マイクロプリズム４の後端部の下端部を一部カットし、そこに光透過部２４を形成することによって、該光透過部２４に対向するモニタ用フォトダイオードＭ−ＰＤを第１及び第２の実施の形態におけるより前側、すなわち、半導体レーザ６寄りに位置させることができ、その分、レーザカプラ２１の長さ、すなわち、半導体レーザ６とマイクロプリズム４の配列方向における大きさを小さくすることができる。
【００４６】
なお、前記した各実施の形態に示した各部の形状及び構造は何れも本発明を実施するための具体化のほんの一例を示したものにすぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】フラットパッケージにパッケージされた本発明複合光学素子の概要を示す斜視図である。
【図２】本発明複合光学素子をレーザカプラに適用した第１の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図３】本発明複合光学素子をレーザカプラに適用した第２の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図４】第２の実施の形態の変形例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明複合光学素子をレーザカプラに適用した第３の実施の形態を示す拡大断面図である。
【図６】従来のレーザカプラの一例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…レーザカプラ（複合光学素子）、３…フォトダイオードＩＣ（基体）、４…マイクロプリズム（プリズム）、４ａ…斜面（入射面）、４ｅ…光透過部、６…半導体レーザ（発光素子）、７…導光部、ＰＤ１…信号検出用フォトダイーオード（信号検出用受光素子）、ＰＤ２…信号検出用フォトダイーオード（信号検出用受光素子）、Ｍ−ＰＤ…モニタ用フォトダイオード（モニタ用受光素子）、１１…レーザカプラ（複合光学素子）、１８…透過率調整膜、１１Ａ…レーザカプラ（複合光学素子）、２１…レーザカプラ（複合光学素子）、２４…光透過部、２７…導光部、ＣＤＤＶ…ＣＤプレーヤ（光学式信号読取装置）、ＱＰ…１／４波長板（光学要素）、ＯＬ…対物レンズ（光学要素）、ＣＤ…コンパクトディスク（記録媒体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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