(57)【要約】 【課題】  ハウジングと光学素子との接触を防止しつつ、ハウジングを可及的に小型化することができる集積化光学装置を提供する。【解決手段】  発光素子１３と光学素子１４とを含み、発光素子１３からの光の光軸に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線１５まわりに角変位されてハウジングに取付けられる集積化光学装置１１において、光学素子１４の発光素子１３に臨む第１端部２１ａのうち、角変位軸線１５から最も離間する部分２３を含み、かつ発光素子１３からの出射光の光軸方向に平行な仮想一平面２４を定義するとき、光軸方向において光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂが、光学素子１４の第１端部２１ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ａよりも角変位軸線１５寄りに形成される。【選択図】      図１
2008130773.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、発光素子から発せられた光が透過するように発光素子に設けられる光学素子とを含み、発光素子から発せられる光の光軸方向に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線まわりに角変位されてハウジングに取付けられる集積化光学装置であって、
光学素子の発光素子に臨む第１端部のうち、前記角変位軸線から最も離間する部分を含み、かつ前記光軸方向に平行な仮想一平面に関して、光軸方向において、光学素子の前記第１端部とは反対側の第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分が、前記第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも、前記角変位軸線寄りに形成されることを特徴とする集積化光学装置。
【請求項２】
光学素子は、入射した光を回折する回折部を含み、
回折部によって回折される光の進行方向が、前記仮想一平面に平行な方向であることを特徴とする請求項１記載の集積化光学装置。
【請求項３】
前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、階段形状であることを特徴とする請求項１または２記載の集積化光学装置。
【請求項４】
前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、台形状であることを特徴とする請求項１または２記載の集積化光学装置。
【請求項５】
光学素子の前記仮想一平面を臨む部分が、前記角変位軸線まわりの半径方向外方に凸に湾曲して形成されることを特徴とする請求項１または２記載の集積化光学装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の集積化光学装置をフレキシブル基板に固定する工程と、
集積化光学装置が固定されたフレキシブル基板をハウジングに固定する工程と、
フレキシブル基板がハウジングに固定された状態で、このフレキシブル基板に固定された集積化光学装置を、予め定める角変位軸線まわりに角変位させてハウジングに取付ける工程とを含むことを特徴とする集積化光学装置の取付け方法。
【請求項７】
透光性基板に複数の回折部を形成する回折部形成工程と、
透光性基板の隣合う回折部同士の間に、第１の方向に延び、予め定める幅の第１の溝を形成する溝形成工程と、
第１の溝の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成し、第２の溝を透光性基板の厚み方向一方に貫通させて透光性基板を切断する第１切断工程と、
隣合う回折部同士の間を、第１の方向に直交する第２の方向に切断する第２切断工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
溝形成工程の前に、
第１の溝を形成するための第１のマークと、第２の溝を形成するための第２のマークとを形成するマーク形成工程を含むことを特徴とする請求項７記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記透光性基板は、
アクリル樹脂基材と、アクリル樹脂基材の表面上の一部分に形成される誘電体膜とを含んで形成されることを特徴とする請求項７または８記載の光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積化光学装置および集積化光学装置の取付け方法ならびに光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置およびレーザプリンタなどの装置では、光源として半導体レーザチップなどの発光素子が用いられている。たとえば光ディスク装置では、半導体レーザチップと受光素子とが１つのパッケージに組み込まれる半導体レーザ装置が光ピックアップ装置に備えられる。半導体レーザ装置としては、半導体レーザチップからの光出射側の面にホログラム素子などの光学素子が設けられる集積化光学装置が汎用されている。また光ディスク装置では、小形化および薄型化が望まれており、これに伴って光ピックアップ装置および集積化光学装置の小形化および薄型化も望まれている。
【０００３】
図１１は、第１の従来技術の集積化光学装置１の斜視図である。第１の従来技術の集積化光学装置１は、ステム２の平面形状が、円からその一部をなす２つの対向した弓形を削除してできる対向した２つの円弧と、対向した２つの弦とで囲まれてなる略長円形状をしている（たとえば、特許文献１参照）。このような集積化光学装置１は、ステム２の上記略長円形状の円弧部分が、発光点の位置を決めるための基準となる基準部とされている。
【０００４】
集積化光学装置１は、金属製の略長円形状のステム２と、略長円形状のキャップ３と、回折格子が形成されたガラス板である光学素子４とを含む。キャップ３の内部には、光源である半導体レーザチップ、モニタ用フォトダイオードおよび信号読取用フォトダイオードがそれぞれダイボンドされて、金属製ワイヤによってリードピン５に電気的に接続されている。第１の従来技術の集積化光学装置１は、ステム２およびキャップ３を上記略長円形状とすることによって、たとえばステム２およびキャップ３が円形状に形成される場合よりも薄型化される。
【０００５】
また集積化光学装置の小形化を実現するとともに、光の出射によって発生する熱の放出性に優れる第２の従来技術の集積化光学装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。第２の従来技術の集積化半導体レーザ装置は、半導体レーザチップ、受光素子基板、受光素子、回路基板、および光学素子を備える。受光素子基板は、フリップチップ工法によって回路基板に実装される。回路基板の内部には多層配線が形成され、回路基板の下面の端部には外部接続電極が配置される。受光素子基板の上面では、回路基板の開口部に臨む受光領域に受光素子が、受光領域の内側に半導体レーザチップが、それぞれ配置される。回路基板を挟んで受光素子基板の上面と対向する側では、ホログラム領域を有する光学素子が接着剤によって回路基板上に固定される。このように第２の従来技術の集積化光学装置では、受光素子基板が封止用樹脂、光学素子、および接着剤によって外部の環境から保護される。
【０００６】
第２の従来技術では、ワイヤボンディング工法による配線を用い、受光素子基板を枠体および光学素子によって外部の環境から保護していた構造に対し、無駄な空間を削減することができる。また枠体内に受光素子基板を収納する形態を取らないので、回路基板および光学素子を受光素子基板の大きさと概ね等しい大きさに形成することが可能となり、集積化光学装置の小形化を実現することができる。また回路基板の開口部を外部から仕切られた空間とすることによって、たとえば光出射で生じる熱による光学特性の劣化を防ぐことができ、信頼性の高い半導体レーザ装置を提供することができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−５９９０号公報
【特許文献２】特開２００５−２６８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
たとえば光ピックアップ装置において、集積化光学装置は、半田付けによってフレキシブル基板に固定された後、フレキシブル基板を変形させることによってハウジングに形成される開口からハウジング内に装入され、取付けられる。このような取付け方法では、集積化光学装置をフレキシブル基板に固定するための半田付けを、集積化光学装置を取付けた後に行う場合に比べて、光学素子の取付け位置がずれることを防止できる。ただしこのような取付け方法において、フレキシブル基板は、その長さに余裕をもたせることができない。光ピックアップ装置は、光ディスク装置内においてそれ自体が可動するので、フレキシブル基板を長くすることは、その撓みによって光ピックアップ装置の可動に支障をきたすこととなる。またフレキシブル基板が長すぎると、フレキシブル基板を収容するスペースが必要となり、光ピックアップ装置の小形化を実現することができなくなる。したがってフレキシブル基板は、集積化光学装置を装入するための最低限の長さに設定され、たとえば把持手段およびアームを含む取付け装置によって、集積化光学装置を把持し、予め定める軸線まわりに角変位回転させることによってハウジング内に装入するけれども、このようなフレキシブル基板の制約によって、次のような問題を招来する。
【０００９】
図１２は、第１の従来技術の集積化光学装置１をハウジング６に取付けるときのハウジング６の断面図である。上記のような集積化光学装置１の取付け方法では、ハウジング６に固定されたフレキシブル基板７を変形させることによって集積化光学装置１を矢符８方向に回転させ、ハウジング６内の取付け部分に集積化光学装置１を装入する。このとき、ハウジング６の開口の大きさに比べて集積化光学装置１の光学素子４の高さｈおよび厚みｔが大きいと、光学素子４がハウジング６に接触し、ハウジング６内に集積化光学装置１を装入することができない場合がある。第２の従来技術の集積化光学装置をハウジングに装入する場合にも、同じ問題が発生する。
【００１０】
集積化光学装置１に備えられる光学素子４は、光学素子４に求められる光学特性に応じて、その高さｈが決定され、光学素子４の高さｈを小さくすることは容易ではない。したがって、このような光学素子４を備える集積化光学装置１をハウジング６内に装入するためには、ハウジング６の設計を変更せざるを得ず、ハウジング６の小型化、ひいては光ピックアップ装置の小形化を実現することができない。
【００１１】
また集積化光学装置をハウジングに装入し、フレキシブル基板に取付けた後、ハウジングにフレキシブル基板を固定することもできるけれども、ハウジングに半田付けする際に用いる鏝が接触するなど半田付け作業が困難となり、生産性が悪い。
【００１２】
本発明の目的は、ハウジングと光学素子との接触を防止しつつ、ハウジングを可及的に小型化することができる集積化光学装置および集積化光学装置の取付け方法ならびに光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、発光素子と、発光素子から発せられた光が透過するように発光素子に設けられる光学素子とを含み、発光素子から発せられる光の光軸方向に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線まわりに角変位されてハウジングに取付けられる集積化光学装置であって、
光学素子の発光素子に臨む第１端部のうち、前記角変位軸線から最も離間する部分を含み、かつ前記光軸方向に平行な仮想一平面に関して、光軸方向において、光学素子の前記第１端部とは反対側の第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分が、前記第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも、前記角変位軸線寄りに形成されることを特徴とする集積化光学装置である。
【００１４】
また本発明は、光学素子は、入射した光を回折する回折部を含み、
回折部によって回折される光の進行方向が、前記仮想一平面に平行な方向であることを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、階段形状であることを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、台形状であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、光学素子の前記仮想一平面を臨む部分が、前記角変位軸線まわりの半径方向外方に凸に湾曲して形成されることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、前記本発明の集積化光学装置をフレキシブル基板に固定する工程と、
集積化光学装置が固定されたフレキシブル基板をハウジングに固定する工程と、
フレキシブル基板がハウジングに固定された状態で、このフレキシブル基板に固定された集積化光学装置を、予め定める角変位軸線まわりに角変位させてハウジングに取付ける工程とを含むことを特徴とする集積化光学装置の取付け方法である。
【００１９】
また本発明は、透光性基板に複数の回折部を形成する回折部形成工程と、
透光性基板の隣合う回折部同士の間に、第１の方向に延び、予め定める幅の第１の溝を形成する溝形成工程と、
第１の溝の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成し、第２の溝を透光性基板の厚み方向一方に貫通させて透光性基板を切断する第１切断工程と、
隣合う回折部同士の間を、第１の方向に直交する第２の方向に切断する第２切断工程とを含むことを特徴とする光学素子の製造方法である。
【００２０】
また本発明は、溝形成工程の前に、
第１の溝を形成するための第１のマークと、第２の溝を形成するための第２のマークとを形成するマーク形成工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記透光性基板は、
アクリル樹脂基材と、アクリル樹脂基材の表面上の一部分に形成される誘電体膜とを含んで形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、集積化光学装置は、発光素子と光学素子とを含み、発光素子からの光の光軸に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線まわりに角変位されてハウジングに取付けられる。このような集積化光学装置において、光学素子の発光素子に臨む第１端部のうち、前記角変位軸線から最も離間する部分を含み、かつ前記光軸方向に平行な仮想一平面を定義する。本発明の集積化光学装置は、光軸方向において光学素子の第１端部と反対側の第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分が、光学素子の第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも角変位軸線寄りに形成される。これによって、第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分が、第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも、角変位軸線寄りに形成されない場合に比べて、第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分と、角変位軸線との距離が短くなる。したがって集積化光学装置を角変位させるときに、光学素子が通過する領域を小さくすることができ、光学素子の第２端部がハウジングに接触するおそれを低減することができるので、ハウジングを可及的に小型化することができる。
【００２３】
また本発明によれば、光学素子は、入射した光を回折する回折部を含み、回折部によって回折される光の進行方向が、前記仮想一平面に平行な方向である。これによって、たとえば前記仮想一平面に垂直に配置される受光素子の受光面に対して、戻り光を入射させることができる。またハウジングを一層小型化することができる。
【００２４】
また本発明によれば、前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、階段形状である。光学素子の断面を階段形状とすることによって、光学素子の第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分を、光学素子の第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも、角変位軸線寄りに形成することができる。これによって、第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分と、角変位軸線との距離が短くなり、集積化光学装置を角変位させるときに、光学素子が通過する領域を小さくすることができるので、光学素子の第２端部がハウジングに接触するおそれが低減され、ハウジングを可及的に小型化することができる。また光学素子の断面を階段形状とする作業は、光学素子を切出すダイシングの作業と同じ工程で実施することができ、光学素子の生産性の低下が防止される。
【００２５】
また本発明によれば、前記仮想一平面および前記角変位軸線に垂直な光学素子の断面が、台形状である。光学素子の断面を、第１端部側の下底の寸法が第２端部側の上底の寸法よりも大きい台形状とすることによって、光学素子の第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分を、光学素子の第１端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分よりも、角変位軸線寄りに形成することができる。光学素子の形状をこのような形状とすることによっても、第２端部寄りで、かつ前記仮想一平面に臨む部分と、角変位軸線との距離が短くなり、集積化光学装置を角変位させるときに、光学素子が通過する領域を小さくすることができる。これによって、光学素子の第２端部がハウジングに接触するおそれを低減することができるので、ハウジングを可及的に小型化することができる。また断面に階段部分などのエッジ部が存在しないので、エッジ部において反射する光が迷光となって入射することによる影響を最低限に抑制することができる。また断面にエッジ部が存在しないので、反射防止膜を断面部分にも形成することができ、迷光による影響を一層確実に抑制することができる。
【００２６】
また本発明によれば、光学素子の前記仮想一平面を臨む部分が、前記角変位軸線まわりの半径方向外方に凸に湾曲して形成される。光学素子の前記仮想一平面を臨む部分が、前記角変位軸線まわりの半径方向外方に凸に湾曲して形成されると、光学素子が凹に湾曲して形成される場合に比べて、光学素子中の光が透過する部分を減少させることがなく、光学素子の光学的特性を変化させるおそれがない。また断面に階段部分などのエッジ部が存在しないので、エッジ部において反射する光が迷光となって入射することによる影響を最低限に抑制することができる。また断面にエッジ部が存在しないので、反射防止膜を断面部分にも形成することができ、迷光による影響を一層確実に抑制することができる。
【００２７】
また本発明によれば、前記効果を有する集積化光学装置は、集積化光学装置固定工程と、基板固定工程と、取付け工程とによってハウジングに取付けられる。集積化光学装置固定工程では、前記効果を有する集積化光学装置をフレキシブル基板に固定する。基板固定工程では、集積化光学装置が固定されたフレキシブル基板をハウジングに固定する。取付け工程では、フレキシブル基板がハウジングに固定された状態で、このフレキシブル基板に固定された集積化光学装置を、予め定める角変位軸線まわりに角変位させてハウジングに取付ける。このように、集積化光学装置をフレキシブル基板に固定し、フレキシブル基板をハウジングに固定した後に、集積化光学装置をハウジングに取付けると、たとえば集積化光学装置をフレキシブル基板に取付けるときの半田付けの熱によって、光学素子の発光素子に対する調整位置がずれることを防止することができる。
【００２８】
また本発明によれば、光学素子は、回折部形成工程と、溝形成工程と、第１切断工程と、第２切断工程とを含む製造方法によって製造される。回折部形成工程では、透光性基板に複数の回折部を形成する。溝形成工程では、透光性基板の隣合う回折部同士の間に、第１の方向に延び、予め定める幅の第１の溝を形成する。第１切断工程では、第１の溝の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成し、第２の溝を透光性基板の厚み方向一方に貫通させて透光性基板を切断する。第２切断工程では、隣合う回折部同士の間を、第１の方向に直交する第２の方向に切断する。このような各工程を含む製造方法によって、第１の方向に垂直な断面が階段形状である光学素子を製造することができる。
【００２９】
また本発明によれば、溝形成工程の前に、マーク形成工程が行われる。マーク形成工程では、第１の溝を形成するための第１のマークと、第２の溝を形成するための第２のマークとを形成する。このような第１のマークおよび第２のマークを形成することによって、溝形成工程および第１切断工程において形成する第１の溝および第２の溝を予め定める好適な位置に形成することができる。
【００３０】
また本発明によれば、前記透光性基板は、アクリル樹脂基材と、アクリル樹脂基材の表面上の一部分に形成される誘電体膜とを含んで形成される。誘電体膜を、たとえば回折部が形成される側の面に形成することによって、誘電体膜が反射防止膜として機能し、光学素子の光の透過率を向上させることができる。またこのような誘電体膜は、アクリル樹脂基材の表面上の一部分に形成されるので、高温高湿環境下において吸湿、膨張しやすいアクリル樹脂を基材として用いても、吸湿した水分が抜けやすくなり、クラックの発生を防止することができる。これによって、光学素子としての光学的特性について、信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本発明の第１の実施形態である集積化半導体レーザ装置１１の斜視図であり、図２は集積化半導体レーザ装置１１の断面図である。図２は、後述の角変位軸線１５に平行な方向から見た集積化半導体レーザ装置１１の断面図である。集積化半導体レーザ装置１１は、大略、パッケージ１２と、発光素子である半導体レーザチップ１３と、光学素子１４とを含む集積化光学装置である。本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１は、たとえば、光記録媒体に情報を記録または光記録媒体に記録される情報を再生する光ディスク装置を構成する光ピックアップ装置に用いられる。
【００３２】
集積化半導体レーザ装置１１は、半導体レーザチップ１３から発せられる光の光軸方向に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線１５まわりに矢符１６方向に角変位されて、たとえば光ピックアップ装置のハウジングに取付けられる。集積化半導体レーザ装置１１は、たとえば、集積化半導体レーザ装置１１のパッケージ１２を把持する把持部と、把持部を支持するアームと、アームを角変位可能に駆動する駆動手段とを備える不図示の取付け手段によって取付けられる。このような取付け手段を用いる場合、光の光軸方向に垂直な方向に延びる予め定める角変位軸線１５とは、アームの回転軸線に一致する。集積化半導体レーザ装置１１の取付け方法の詳細については後述する。
【００３３】
パッケージ１２は、発光素子である半導体レーザチップ１３を収容し、ステム１７とキャップ１８とから形成される。本実施の形態のステム１７は、熱伝導性に優れる銅またはアルミニウムなどの金属、もしくは樹脂によって形成され、その平面形状が、円からその一部をなす２つの対向した弓形を削除してできる対向した２つの円弧と、Ｙ方向に延びる対向した２つの弦とで囲まれてなる略長円形状を有する。ステム１７の一方の面１７ａには、ステム１７と同様に熱伝導性に優れる銅またはアルミニウムなどの金属、もしくは樹脂によって形成されるキャップ１８が設けられる。キャップ１８には、半導体レーザチップ１３から光学素子１４に向けて出射される光が通過するための光学窓１９が形成される。またステム１７とキャップ１８とによって形成される空間には、図示しない放熱台と受光素子とが固定され、放熱台には熱伝導性を有する接着剤によって発光素子である半導体レーザチップ１３が貼付される。
【００３４】
半導体レーザチップ１３は、光を発する光学素子である。半導体レーザチップ１３は、リードピン２０を介して電力が供給されることによって、たとえば、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する。半導体レーザチップ１３および図示しない受光素子は、リードピン２０によって、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ；Flexible Print Circuit）などの配線基板（以下「フレキシブル基板」という）を介して、外部回路と電気的に接続される。
【００３５】
光学素子１４は、半導体レーザチップ１３から発せられた光が透過するように半導体レーザチップ１３に設けられる。本実施の形態では、光学素子１４は、半導体レーザチップ１３が内部に収容されるパッケージ１２のキャップ１８に接して設けられる。光学素子１４は、半導体レーザチップ１３を臨む第１端部２１ａと、第１端部２１ａと反対側の第２端部２１ｂとを含む。
【００３６】
また本実施の形態では、光学素子１４は、第１端部２１ａによって形成される面であって、半導体レーザチップ１３から出射された光が入射する入射面２２ａと、第２端部２１ｂによって形成される面であって、光学素子１４に入射した光が出射する出射面２２ｂとを有する。本実施の形態では、光学素子１４の入射面２２ａおよび出射面２２ｂはステム１７の厚み方向一方側の面１７ａに平行であり、半導体レーザチップ１３から発せられる光の光軸方向は、光学素子１４の入射面２２ａおよび出射面２２ｂに垂直である。
【００３７】
本実施の形態において、略長円形状のステム１７の延びる方向をＹ方向、入射面２２ａに垂直な前記光軸方向をＺ方向、Ｙ方向およびＺ方向に垂直な方向をＸ方向と定義する。また光学素子１４の半導体レーザチップ１３に臨む第１端部２１ａのうち、角変位軸線１５から最も離間する部分２３を含み、かつ光軸方向であるＺ方向に平行な一平面を、仮想一平面２４として定義する。
【００３８】
本実施の形態の光学素子１４は、入射面２２ａおよび出射面２２ｂに、それぞれ回折部である回折格子２５ａ，２５ｂが形成される。このような回折格子２５ａ，２５ｂは、出射面２２ｂから出射される光の進行方向が、仮想一平面２４に平行な方向となるように光を回折する。これによって、本実施の形態の光学素子１４を、たとえば光ピックアップ装置に用いられるホログラム素子として用いることができる。また回折部によって回折される光の進行方向が、仮想一平面に平行な方向であることによって、仮想一平面２４に垂直に配置される受光素子の受光面に対して、戻り光を入射させることができる。またハウジングを一層小型化することができる。
【００３９】
光学素子１４は、光軸方向に平行な仮想一平面２４に関して、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ａが、第１端部２１ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂよりも、角変位軸線１５寄りに形成されることを特徴とする。
【００４０】
また本実施の形態の光学素子１４は、仮想一平面２４および角変位軸線１５に垂直な断面が、階段形状である。すなわち本実施の形態の光学素子１４は、光軸方向に垂直な一方向であるＹ方向から見た断面が、階段形状である。光学素子１４の断面が階段形状であると、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂが、第１端部２１ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ａよりも、角変位軸線１５寄りに形成される。このような形状の光学素子１４を有する集積化半導体レーザ装置１１は、たとえば次のような本実施の形態の光学素子の製造方法によって製造することができる。
【００４１】
図３は、複数の回折格子３２が形成された透光性基板３１の平面図である。図４は、第１のマーク３３および第２のマーク３４が形成された透光性基板３１の拡大平面図である。図５は、透光性基板３１から得られた光学素子１４の斜視図である。図３および図４は、透光性基板３１を出射面２２ｂ側の回折格子２５ｂが形成される側から見た平面図であり、図３および図４における回折格子３２が出射面２２ｂ側の回折格子２５ｂである。入射面２２ａ側の回折格子２５ａは、図３および図４の紙面の奥側に、回折格子２５ｂ、すなわち回折格子３２と同じ位置に形成される。複数の回折格子３２は、図３および図４の紙面の上下方向である第１の方向（図３〜５において「ｙ方向」で示す。以下「第１の方向ｙ」という）に等間隔で並んで形成されるとともに、図３および図４の紙面の左右方向である第２の方向（図３〜５において「ｘ方向」で示す。以下「第２の方向ｘ」という）に並んで形成される。この第１の方向ｙと、第２の方向ｘとは、光学素子１４として集積化半導体レーザ装置１１に備えられるときのＹ方向と、Ｘ方向とにそれぞれ一致する。
【００４２】
本実施の形態では、透光性基板３１は、円板形状を有し、誘電体膜３５が形成されるアクリル樹脂基材３６である。誘電体膜３５は、たとえば相対的に屈折率の高い酸化チタンと酸化ジルコニウムの混合層からなる第１膜と、相対的に屈折率の低い酸化シリコンからなる第２膜とが積層される膜である。第１膜と第２膜とは、１層ずつ形成されてもよく、２層以上の複数層がそれぞれ形成される４層以上の多層であってもよい。第１膜と第２膜とは、たとえばほぼ同じ厚みで形成され、誘電体膜３５全体として、０．４μｍ以上１．０μｍ以下の厚みで形成されることが好ましい。このような誘電体膜３５は、出射面２２ｂ側の回折格子２５ｂが形成される側の面に、蒸着法またはスパッタリング法などによって第１膜を形成し、第１膜が形成された側の面に、蒸着法またはスパッタリング法などによって第２膜を形成することによって得られる。誘電体膜３５を４層以上の多層とする場合、第２膜の形成後、第１膜、第２膜を順次形成する。このような誘電体膜３５を形成することによって、誘電体膜３５が反射防止膜として機能し、回折格子２５ｂからの光の透過率を向上させることができる。
【００４３】
本実施の形態の光学素子の製造方法は、回折格子形成工程と、溝形成工程と、第１切断工程と、第２切断工程とを含む。回折格子形成工程では、透光性基板に複数の回折部である回折格子３２を形成する。透光性基板３１への回折格子３２の形成は、公知の方法によって行うことができる。たとえば、洗浄された透光性基板３１に感光材料膜を形成し、感光材料膜に回折格子３２のパターンを現像した後、エッチングすることによって、回折格子３２を形成することができる。
【００４４】
以上のような回折格子３２の形成のときに、後述の溝形成工程で第１の溝を形成するための第１のマーク３３と、後述の第１切断工程で第２の溝を形成するための第２のマーク３４とが、回折格子３２とともに形成されることが好ましい。第１のマーク３３および第２のマーク３４は、透光性基板３１の一方側の面に形成されればよい。
【００４５】
図４に示すように、第１のマーク３３は、第２の方向ｘの一方ｘａ側における回折格子３２の端部３２ａと、第２の方向ｘの一方ｘａ側における第１のマーク３３の端部３３ａとの距離がｄ１となる位置に形成される。また第２のマーク３４は、第２の方向ｘの一方ｘａ側における第１のマーク３３の端部３３ａと、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第２のマーク３４の端部３４ｂとの距離がｄ２となる位置に形成される。このとき、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第２のマーク３４の端部３４ｂと、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における回折格子３２に隣合う回折格子３２の端部３２ｂとの距離がｄ３となる。第１のマーク３３および第２のマーク３４は、第２の方向ｙに並んでそれぞれ複数個が形成される。
【００４６】
前記距離ｄ１、ｄ２、ｄ３については特に限定されないけれども、本実施の形態では、ｄ１＋ｄ２＝ｄ３となる位置に、第１のマーク３３および第２のマーク３４を形成する。ｄ１＋ｄ２＝ｄ３となる位置に、第１のマーク３３および第２のマーク３４を形成することによって、光学素子１４の入射面２２ａの中央部付近に回折格子３２を配置することができる。これによって、たとえば光学素子１４のＸ方向の寸法がキャップ１８のＸ方向の寸法に略等しい場合であっても、光学素子１４がキャップ１８からはみ出さない位置に、光学素子１４を設けることができる。
【００４７】
溝形成工程では、第２の方向ｘについて透光性基板３１の隣合う回折格子３２同士の間に、第１の方向ｙに延び、予め定める幅の第１の溝３７を形成する。溝形成工程では、第２の方向ｘの一方ｘａ側における第１のマーク３３の端部３３ａと、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第１の溝３７の端部とが一致するように、幅Ｗ、深さＤの第１の溝３７を形成する。第１の溝３７の幅Ｗおよび深さＤは、集積化半導体レーザ装置１１を取付けるハウジングの大きさなどによって決定される。このような第１の溝３７の形成方法としては、特に限定されることなく、たとえばエッチングによる方法、またはレーザを用いる方法などが挙げられる。
【００４８】
ここで第１の溝３７の幅Ｗは、集積化半導体レーザ装置１１を取付けるハウジングの大きさなどによって決定されるとともに、第２の方向ｘの一方ｘａ側における第１のマーク３３の端部３３ａと、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第２のマーク３４の端部３４ｂとの距離ｄ２（以下「第１および第２のマーク３３，３４間の距離ｄ２」という）の半分よりも大きい寸法であって、かつ第１および第２のマーク３３，３４間の距離ｄ２以下の寸法とする。第１の溝３７の幅Ｗが、第１および第２のマーク３３，３４間の距離ｄ２の半分以下であると、第１の溝３７の幅を狭くしても、集積化半導体レーザ装置１１の取付けにおいて、ハウジングと光学素子１４とが接触するおそれがある。また第１の溝３７の幅Ｗが第１および第２のマーク３３，３４間の距離ｄ２よりも大きくなると、第２のマーク３４が削り取られ、再度第１切断工程における切断位置を決定するためのマークを形成する必要がある。したがって第１の溝３７の幅Ｗを上記のように設定することによって、ハウジングと光学素子１４との接触を確実に防止することができるとともに、第１切断工程における切断位置を再度決定することなく、溝形成工程終了後、第１切断工程に移ることができる。
【００４９】
第１の溝３７の深さＤは、取付けるべきハウジングの寸法、光学素子１４の寸法、第１の溝３７の幅Ｗなどに応じて決定され、特に限定されない。第１の溝３７の深さＤは、ハウジングに取付ける最の仮想回転中心半径、すなわち後述の図６に示す距離Ｒに応じて決定される。第１の溝３７の深さＤは、たとえば透光性基板３１の厚み寸法である光学素子１４のＺ方向の寸法（以下「高さ寸法」という）をＨとするとき、０．５Ｈ以上１．０Ｈ未満であることが好ましい。第１の溝３７の深さＤが０．５Ｈ未満であると、集積化半導体レーザ装置１１を取付けるときに、光学素子１４とハウジングとが接触するおそれがあり、ハウジングの薄型を実現することができないおそれがある。第１の溝３７の深さＤが１．０Ｈであると、光学素子に段差を形成することができず、第１の溝３７が形成される光学素子１４に比べてＸ方向の寸法が第１の溝３７の幅Ｗだけ減少した光学素子となる。
【００５０】
光学素子は、前述のように熱伝導性を有する接着剤によってパッケージ１２に貼付される。光学素子のＸ方向の寸法が第１の溝３７の幅Ｗだけ減少することは、光学素子とパッケージ１２との接触面積を小さくさせることとなり、光学素子の固定強度が低下する。これによって光学素子の光学的特性の信頼性を低下させるおそれがある。したがって単に光学素子の寸法を小さくするだけではハウジングの小形化と光学的特性の信頼性とを両立することができない。
【００５１】
第１切断工程では、第１の溝３７の幅よりも小さい幅の第２の溝を形成し、第２の溝を透光性基板３１の厚み方向一方に貫通させて透光性基板３１を切断する。第１の溝３７が形成された透光性基板３１の切断は、第１の溝３７が形成された部分以外の、第２の方向ｘの一方ｘａ側における第１のマーク３３の端部３３ａと、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第２のマーク３４の端部３４ｂとの間の部分を、たとえばエッチングすること、またはレーザを用いて切断することによって行われる。第１切断工程では、幅（ｄ２−Ｗ）の第２の溝を形成し、この第２の溝に透光性基板３１を貫通させることによって、透光性基板３１を切断する。第２の溝は、第２の方向ｘの一方ｘａ側の端部が、第２の方向ｘの他方ｘｂ側における第２のマーク３４の端部３４ｂと一致するように形成される。このような第２の溝を、深さが光学素子１４の高さ寸法Ｈに一致するまで形成し、透光性基板３１を貫通させる。これによって、図５に示すように、Ｙ方向からみた断面が階段形状となるように、透光性基板３１を切断することができる。
【００５２】
第２切断工程では、第１の方向ｙについて隣合う回折格子３２同士の間を、第１の方向ｙに直交する第２の方向ｘに切断する。第２切断工程における切断位置は、第１のマーク３３および第２のマーク３４を形成するときに、決定しておいてもよい。第２切断工程において透光性基板３１を、図４において一点鎖線３８で示す第２の方向ｘに切断すると、第１の方向ｙ、すなわちＹ方向からみた断面が階段形状である光学素子１４を得ることができる。
【００５３】
上記のようにして製造された光学素子１４は、Ｙ方向から見た断面のＸ方向一方側の端部３９ａについては段差が形成され、Ｘ方向他方側の端部３９ｂには段差が形成されない。これによって、段差の作製に要する時間を最小限に抑えることができ、生産性を向上させることができる。
【００５４】
また上記のようにして製造された光学素子１４は、出射面２２ｂに誘電体膜３５が形成されるので、段差部によって反射した光が出射面２２ｂから入射することを防止することができる。すなわち誘電体膜３５は、反射防止膜として機能する。これによって、光学素子１４の光学的特性に関する信頼性が低下することが一層確実に防止される。
【００５５】
以上のようにして、Ｙ方向からみた断面が階段形状であって、仮想一平面２４に関して、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂが、第１端部２１ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ａよりも、角変位軸線１５寄りに形成される光学素子１４を製造することができる。このような形状を有する光学素子１４を備える集積化半導体レーザ装置１１は、次のような利点を有する。
【００５６】
図６は、集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。本実施の形態では、前述のような本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１を、フレキシブル基板４２に固定する半導体レーザ固定工程と、集積化半導体レーザ装置１１が固定されたフレキシブル基板４２をハウジング４１に固定する基板固定工程と、フレキシブル基板４２がハウジング４１に固定された状態で、このフレキシブル基板４２に固定された集積化半導体レーザ装置を、予め定める角変位軸線１５まわりの矢符１６方向に角変位させてハウジング４１に取付ける。
【００５７】
半導体レーザ固定工程では、半田付けによって集積化半導体レーザ装置１１をフレキシブル基板４２に固定する。また基板固定工程では、半田付けによって集積化半導体レーザ装置１１が固定されたフレキシブル基板４２をハウジング４１に固定する。取付け工程では、フレキシブル基板４２に固定された集積化半導体レーザ装置１１を、ハウジング４１に取付ける。このような順序で集積化半導体レーザ装置１１を取付けると、半田付けの熱によって光学素子１４の半導体レーザチップ１３に対する調整位置がずれることを防止することができる。
【００５８】
たとえば集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に装入し、位置調整して固定した後に、集積化半導体レーザ装置１１をフレキシブル基板４２に半田付けすると、半田付けによる熱が、半田付けのリード部、パッケージ１２、光学素子１４をパッケージ１２に貼付する接着剤、光学素子の順に熱が伝達され、各材料の熱膨張率の違いによって接触部が歪み応力を持つことによって、光学素子１４が適正位置からずれるおそれがある。これに対して、集積化半導体レーザ装置１１をフレキシブル基板４２に半田付けした後に、集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に装入し、位置調整して固定すると、上記のような熱の伝達が発生しないので、熱膨張率の差による歪み応力の発生が抑制され、光学素子１４の調整位置が好適な位置にある状態で、集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に固定することができる。
【００５９】
また本実施の形態では、フレキシブル基板４２をハウジング４１に固定した後に、フレキシブル基板４２に固定された集積化半導体レーザ装置１１を、ハウジング４１に取付ける。フレキシブル基板４２は、ある程度の硬度を有する材料であり、このフレキシブル基板４２の一端を先にハウジング４１に取付けることによって、後の工程である集積化半導体レーザ装置１１の取付け作業を安定して実施することができる。またフレキシブル基板４２は、集積化半導体レーザ装置１１に直結しているので、静電気などに対する注意が必要である。この観点からも、フレキシブル基板４２の端部が常に同じ状態で組立てられる必要がある。したがって集積化半導体レーザ装置１１をハウジング１２に装入する前に、フレキシブル基板４２をハウジング１２に固定する。
【００６０】
さらに本実施の形態では、フレキシブル基板４２を変形させ、集積化半導体レーザ装置１１を矢符１６方向に回転させてハウジング４１に装入する。フレキシブル基板４２の寸法が大きいと、集積化半導体レーザ装置１１を、回転させることなくハウジング４１に装入することができるけれども、上記のように集積化半導体レーザ装置１１を回転させて取付ける方法では、フレキシブル基板４２の寸法を小さくしても、ハウジング４１に集積化半導体レーザ装置１１を装入することができる。フレキシブル基板４２の寸法を小さくすることができると、余剰のフレキシブル基板４２を収容するスペースを設ける必要がなく、光ピックアップ装置の小形化が図れる。またフレキシブル基板４２の寸法を小さくすることができると、配線の長さを短くすることができ、応答性を向上させることができるので、電気的特性が向上する。
【００６１】
このような取付け方法によって集積化半導体レーザ装置を取付ける場合、光学素子の寸法および形状によっては、ハウジングと光学素子とが接触し、ハウジングの寸法の再設定が必要となるという問題があった。このような問題に対し、本実施の形態の光学素子１４は、Ｙ方向からみた断面が階段形状であり、仮想一平面２４に関して、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂが、第１端部２１ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ａよりも、角変位軸線１５寄りに形成される。このような集積化半導体レーザ装置１１であると、光学素子１４とハウジング４１とが接触するおそれを低減することができる。
【００６２】
本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１と、二点鎖線で示される従来の光学素子４４を備える集積化半導体レーザとを比較する。本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂと、角変位軸線１５との距離をＲとする。また従来の集積化半導体レーザ装置の第２端部寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分４４ａと、角変位軸線１５との距離をｒとする。本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１では、光学素子１４の第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂが、従来の光学素子４４の第２端部寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分４４ａよりも、角変位軸線１５寄りとなる。したがって、本実施の形態の集積化半導体レーザ装置１１は、従来の集積化半導体レーザに比べて、第２端部２１ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分２６ｂと、角変位軸線１５との距離Ｒが、従来の距離ｒよりも短くなる。これによって、集積化半導体レーザ装置１１を角変位させるときに、光学素子１４が通過する領域を、従来の光学素子４４が通過する領域よりも小さくすることができるので、光学素子１４の第２端部２１ｂがハウジング４１に接触するおそれを低減でき、ハウジング４１を可及的に小型化することができる。
【００６３】
また本実施の形態では、光学素子１４の段差が形成される側と反対側の面に、段差が形成されない。これによって、段差の作製に要する時間を最小限に抑えることができ、生産性を向上させることができる。
【００６４】
このように本実施の形態の光学素子１４を用いると、集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に取付けるときに、ハウジング４１と光学素子１４とが接触するおそれを低減することができるので、ハウジング４１の薄型化が可能となる。これによって、ハウジング４１を可及的に小形化することができ、光ピックアップ装置および光ディスク装置の小型化に寄与することができる。
【００６５】
このような光学素子１４としては、上記の構成に限定されることなく、種々の変更が可能である。
【００６６】
図７は本発明の第２の実施形態である集積化半導体レーザ装置５１の斜視図であり、図８は集積化半導体レーザ装置５１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。本実施の形態の集積化半導体レーザ装置５１は、光学素子５２の形状が異なること以外は、前述の第１の実施形態の集積化半導体レーザ装置１１と同様の構成であるので、対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態の光学素子５２は、第１の方向に垂直な断面が台形状であり、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部５３ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分５４ｂが、第１端部５３ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分よりも、角変位軸線１５寄りに形成されることを特徴とする。また本実施の形態の光学素子５２は、Ｙ方向から見た断面が、Ｘ方向一方側の端部５５が台形の上底および下底である入射面５６ａおよび出射面５６ｂに垂直である。
【００６８】
このような断面が台形状である光学素子５２を備える集積化半導体レーザ装置５１をハウジング４１に取付ける場合においても、光学素子５２とハウジング４１との接触を防止することができ、薄型化されたハウジング４１にも集積化半導体レーザ装置５１を取付けることができる。また断面に階段部分などのエッジ部が存在しないので、エッジ部において反射する光が迷光となって入射することによる影響を最低限に抑制することができる。また断面にエッジ部が存在しないので、反射防止膜を断面部分にも形成することができ、迷光による影響を一層確実に抑制することができる。このような断面が台形状である光学素子５２は、たとえば、刃面が形成すべき台形状の斜面と平行に形成される特殊な形状のダイシングブレードによってダイシングすることによって製造することができる。また金型による一体樹脂成型によっても製造することができる。
【００６９】
図９は本発明の第３の実施形態である集積化半導体レーザ装置６１の斜視図であり、図１０は集積化半導体レーザ装置６１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。本実施の形態の集積化半導体レーザ装置６１は、光学素子６２の形状が異なること以外は、前述の第１の実施形態の集積化半導体レーザ装置１１と同様の構成であるので、対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態の光学素子６２は、光学素子６２の仮想一平面２４を臨む部分６３が、角変位軸線１５まわりの半径方向外方に凸に湾曲して形成されるとともに、光軸方向であるＺ方向において、光学素子１４の第２端部６４ｂ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分６５ｂが、第１端部６４ａ寄りで、かつ仮想一平面２４に臨む部分６５ｂよりも、角変位軸線１５寄りに形成されることを特徴とする。また本実施の形態の光学素子６２は、仮想一平面２４に臨む部分と反対側の部分６６が、入射面６７ａおよび出射面６７ｂに垂直である。
【００７１】
このように、断面が円弧によって表される部分を含む形状の光学素子６２を備える集積化半導体レーザ装置６１をハウジング４１に取付ける場合においても、光学素子６２とハウジング４１との接触を防止することができ、薄型化されたハウジング４１にも集積化半導体レーザ装置６１を取付けることができる。また断面に階段部分などのエッジ部が存在しないので、エッジ部において反射する光が迷光となって入射することによる影響を最低限に抑制することができる。また断面にエッジ部が存在しないので、反射防止膜を断面部分にも形成することができ、迷光による影響を一層確実に抑制することができる。このような断面が円弧によって表される部分を含む形状を有する光学素子６２は、たとえば、金型による一体樹脂成型によって製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態である集積化半導体レーザ装置１１の斜視図である。
【図２】集積化半導体レーザ装置１１の断面図である。
【図３】複数の回折格子３２が形成された透光性基板３１の平面図である。
【図４】第１のマーク３３および第２のマーク３４が形成された透光性基板３１の拡大平面図である。
【図５】透光性基板３１から得られた光学素子１４の斜視図である。
【図６】集積化半導体レーザ装置１１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態である集積化半導体レーザ装置５１の斜視図である。
【図８】集積化半導体レーザ装置５１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態である集積化半導体レーザ装置６１の斜視図である。
【図１０】集積化半導体レーザ装置６１をハウジング４１に取付けるときのハウジング４１の断面図である。
【図１１】第１の従来技術の集積化光学装置１の斜視図である。
【図１２】第１の従来技術の集積化光学装置１をハウジング６に取付けるときのハウジング６の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１１，５１，６１  集積化半導体レーザ装置
１２  パッケージ
１３  半導体レーザチップ
１４，５２，６２  光学素子
１５  角変位軸線
１７  ステム
１８  キャップ
１９  光学窓
２０  リードピン
２１ａ，５３ａ，６４ａ  第１端部
２１ｂ，５３ｂ，６４ｂ  第２端部
２２ａ，５６ａ  入射面
２２ｂ，５６ｂ  出射面
２４  仮想一平面
２５ａ，２５ｂ，３２  回折格子
３１  透光性基板
３３  第１のマーク
３４  第２のマーク
３５  誘電体膜
３６  アクリル樹脂基材
３７  第１の溝
４１  ハウジング
４２  フレキシブル基板
【図１】
2008130773.tif 000003
【図２】
2008130773.tif 000004
【図３】
2008130773.tif 000005
【図４】
2008130773.tif 000006
【図５】
2008130773.tif 000007
【図６】
2008130773.tif 000008
【図７】
2008130773.tif 000009
【図８】
2008130773.tif 000010
【図９】
2008130773.tif 000011
【図１０】
2008130773.tif 000012
【図１１】
2008130773.tif 000013
【図１２】
2008130773.tif 000014