(57)【要約】【課題】複数の発光素子と光学部品を精度良く位置決めでき、かつ小型薄型で放熱性の良い光学デバイスを提供し、小型薄型で高性能な光ピックアップ、ひいては光ディスク装置を提供する。【解決手段】光学デバイスにおいて、同一基板５に合成や分岐を行う光学部品４および発光素子２，３を搭載し、基板５における光学部品４の搭載面と発光素子２，３の搭載面とを異ならせ、基板５の光学部品搭載面に垂直な周囲にある２面に開放面を設ける。【選択図】  図１
2004178755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板に光学部品および発光素子を搭載すると共に、前記基板における光学部品の搭載面と発光素子の搭載面とを異ならせ、前記基板の光学部品搭載面に垂直な周囲にある２面を開放面とした光学デバイス。
【請求項２】
同一基板に光学部品および発光素子を搭載し、前記基板に設けた段差によって生じる辺に沿って光学部品の反射面や透過面あるいは回折格子面を設け、その面に対称に複数の発光素子の光軸を配置した光学デバイス。
【請求項３】
同一基板に光学部品と２個以上の発光素子を搭載し、発光素子の少なくとも２つの光軸を前記基板上で交差させ、その交点と光軸で囲まれた範囲であって、発光素子を搭載した面上に薄膜電極を設けた光学デバイス。
【請求項４】
請求項３に記載の光学デバイスおいて、薄膜電極は発光素子と電気的に接続する配線と電気的に接続しない配線を含むことを特徴とする光学デバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学デバイスにおいて、前記基板の一部に貫通孔を形成したことを特徴とする光学デバイス。
【請求項６】
請求項５に記載の光学デバイスおいて、前記貫通孔を通過する光を検出する受光素子を設けたことを特徴とする光学デバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の光学デバイスにおいて、前記基板が単結晶シリコンであることを特徴とする光学デバイス。
【請求項８】
記録媒体であるディスクの情報を再生あるいは、ディスクへ情報を記録するための発光素子と、検出器となる受光素子と、発光素子から受光素子まで検出光を導く光学部品を備えた光ピックアップにおいて、請求項１乃至７のいずれか１項に記載された光学デバイスを有することを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
記録媒体であるディスクの情報を再生あるいは、ディスクへ情報を記録するための発光素子と、検出器となる受光素子と、発光素子から受光素子まで検出光を導く光学部品を備えた光ピックアップにおいて、請求項３又は４に記載された光学デバイスの薄膜電極をディスク中心から遠ざける位置に配置し、該薄膜電極に外部配線を直接接続し、その外部配線を光ピックアップのディスク外周側に沿って設けたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項１０】
記録媒体であるディスクの情報の記録・再生を行い、光ピックアップの制御および前記光ピックアップからの信号処理を行う光ディスク装置において、請求項８又は９に記載された光ピックアップを有することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクの記録面上に記録された情報を読み出しまたは情報を記録する光ディスク装置およびそれに用いる光ピックアップ、光学デバイスに関し、特にマイクロ加工技術を用いた光学デバイスの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスク状の記録媒体上に光を用いて情報を記録し、または記録された情報を読み出して再生する光ディスク装置は、波長７８０ｎｍ付近の発光素子を用いるＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどのＣＤと、波長６５０ｎｍ付近の発光素子を用いるＤＶＤ―ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどのＤＶＤがあり、それぞれの特徴を活かして広く普及している。このため、１台の光ディスク装置で多様な光ディスクに対応することが強く求められている。また、ノート型パソコンの普及に伴い光ディスク装置および光ピックアップの小型薄型化も求められている。このような光ピックアップの従来例では、光ピックアップのケースに、波長６５５ｎｍ付近で発振するレーザ光源と、波長７８５ｎｍ付近で発振するレーザ光源と、プリズム、ハーフミラー、コリメートレンズ、立ち上げミラー、アクチュエータ、対物レンズ、検出レンズ、光検出器（受光素子）、フロントモニターが取り付けられる。二つのレーザ光源からの光はプリズム、ハーフミラーを反射あるいは透過し、コリメートレンズで平行光となり、立ち上げミラーで反射し、対物レンズにより光ディスク上に集光される。光ディスクからの反射光は再び対物レンズ、立ち上げミラー、コリメートレンズ、ハーフミラーを通過し、検出レンズを通過した後、光検出器に入射する。光検出器は複数の受光領域に分割されており、フォーカスエラー信号やトラックエラー信号の検出、および再生信号の検出が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】
特開２００２−２６９８０４号公報（第２−３頁、図１）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
光ピックアップで信号を検出するときに重要なのが、発光素子と受光素子およびプリズムやハーフミラーの固定位置である。この固定位置への調整が精密に行われないと、受光素子へ入射する光の位置がずれ、情報の記録再生が正確に行えないという問題が発生する。特に記録時や高密度記録媒体使用時に、ディスク上の情報の再現性を確保するため、光学部品等の高い位置決め精度が要求されている。上記従来技術では、組み立て時の位置精度と固定位置への精密調整を確保するために、プリズムの接合面の一部を露出して、ケースなどの保持部材に当接可能とする構成としていた。しかし、上記従来技術ではケースなど保持部材の面精度によって位置精度や精密調整が決定され、安定な組み立てを行うには必ずしも十分ではなかった。さらに、プリズムの一部を露出させるために、余分なスペースが必要となる。また、光源としてパッケージされたレーザ光源を使用しているため、装置の小型化という面では必ずしも十分ではなかった。また、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭなどに記録する場合には、レーザの出力が大きくなるため、発光素子の発熱による温度上昇が問題となる。
【０００４】
本発明の目的は、複数の発光素子を用いた場合でも、発光素子とプリズムなどの光学部品を精度良く組み立てることができ、かつ小型薄型で放熱性の良い光学デバイスを提供し、この光学デバイスを用いて小型薄型で高性能な光ピックアップ、ひいては光ディスク装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、次のように構成される。
（１）同一基板に合成や分岐を行う光学部品および発光素子が搭載され、該基板における光学部品の搭載面と発光素子の搭載面とが異なる光学デバイスにおいて、該基板の光学部品搭載面に垂直な周囲にある２面に開放面を設けた。
（２）同一基板に合成や分岐を行う光学部品および発光素子が搭載された光学デバイスにおいて、該基板に設けた段差によって生じる辺に沿って光学部品の反射面や透過面あるいは回折格子面を設け、その面に対称に複数の発光素子の光軸を配置した。
（３）同一基板に合成や分岐を行う光学部品と２個以上の発光素子が搭載された光学デバイスにおいて、該発光素子の少なくとも２つの光軸が該基板上で交差し、その交点と光軸で囲まれた範囲であって、該発光素子が搭載された面上に薄膜電極を設けた。
（４）（３）において、前記薄膜電極は発光素子と電気的に接続する配線と電気的に接続しない配線を含んでいる。
（５）上記基板の一部に貫通孔が形成されて在ることを特徴とする光学デバイス。
（６）上記貫通孔を通過する光を検出する受光素子を設けた。
（７）上記基板が単結晶シリコンである。
（８）記録媒体であるディスクの情報を再生あるいは、ディスクへ情報を記録するための発光素子と、検出器となる受光素子と、発光素子から受光素子まで検出光を導く光学部品を備えた光ピックアップにおいて、上記記載された光学デバイスを有する光ピックアップ
（９）記録媒体であるディスクの情報を再生あるいは、ディスクへ情報を記録するための発光素子と、検出器となる受光素子と、発光素子から受光素子まで検出光を導く光学部品を備えた光ピックアップにおいて、（３）（４）に記載された光学デバイスの薄膜電極をディスク中心から遠ざける位置に配置し、該薄膜電極に外部配線を直接接続し、その外部配線を光ピックアップのディスク外周側に沿って設けた光ピックアップ
（１０）記録媒体であるディスクの情報の記録・再生を行い、光ピックアップの制御および前記光ピックアップからの信号処理を行う光ディスク装置において、（８）（９）に記載された光ピックアップを有する光ディスク装置。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【０００７】
図１は本発明光学デバイスの第一の実施例を示す斜視図である。単結晶シリコンからなるシリコンベンチ１上に、第一の波長の光を発する第一の発光素子２と、第二の波長の光を発する第二の発光素子３と、第一の発光素子２と第二の発光素子３の光路を合成するプリズム４が搭載され、光学デバイスを構成している。発光素子２，３としてはレーザ光源を使用できる。シリコンベンチ１とはシリコン基板５にエッチングなどの加工を行ったものであり、その加工プロセスについては、後に詳述する。第一の発光素子２と第二の発光素子３は、それぞれの光軸が直交するように配置されており、第一の発光素子２からの光の一部はプリズム４で反射し光学デバイスから射出され、第二の発光素子３からの光の一部はプリズム４を透過し光学デバイスから射出される。
【０００８】
発光素子２，３の位置決めは、予めシリコンベンチ１上に形成した位置決め用のマーカを目印に行う。マーカは例えばシリコンベンチ１に直接形成した溝や孔、電気配線を利用したパターンニング印を、発光素子２，３搭載面に形成した目印などである。これらの目印に対応した目印を発光素子２，３にも形成しておくことで、所定位置への精密固定を精度良く行うことができる。マーカの位置合わせは、例えば拡大顕微鏡や赤外線顕微鏡を使った画像認識処理機能を備えた微動ステージによって行う。この微動ステージで発光素子とシリコンベンチ１を移動させ、両者のマーカを目印に位置調整を行う。
【０００９】
シリコンベンチ１上には絶縁膜であるシリコン酸化膜６が形成され、その上に第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸がシリコンベンチ１上で交差し、その交点と光軸で囲まれた範囲に薄膜電極７が形成されており、薄膜電極７と発光素子２，３との電気的な接続は金ワイヤにてボンディング８接続などで接続されている。外部との電気的な接続は、例えば図４に示すフレキシブル配線５２をシリコンベンチ１の薄膜電極７にはんだ等で直接接続する、あるいは金ワイヤにてボンディング８接続する、あるいは細径ワイヤで接続するなどの方法で行う。この位置に薄膜電極７を配置することによって、シリコンベンチ１に効率よく発光素子２，３やプリズム４等が配置することができ、光学デバイスの小型化薄型化が可能となる。
【００１０】
発光素子２，３を搭載する面とプリズム４を搭載する面は異なっており、プリズム４を搭載する面は発光素子２，３を搭載する面に対してシリコンベンチ１の厚さが薄く、段差が設けられている。発光素子２，３の搭載面とプリズム４の搭載面の間は、シリコンの異方性エッチングによって形成された５４．７°の斜面となり、第一の発光素子２と第二の発光素子３の間に、二つの斜面の交差線１１ができる。交差線１１は、直交する第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸に対して、略４５度の角度になるため、プリズム４の反射透過面１２を二つの斜面の交差線１１の延長上または交差線１１と平行に合わせ、その対称に発光素子の光軸を配置すると、プリズム４で反射および透過した後の第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸を精度良く一致させることができる。
【００１１】
上記のプリズム４の位置合わせ方法の他に、プリズム４の搭載面と斜面とによってできる辺にプリズム４を合わせても良い。発光素子２，３の搭載面とプリズム４の搭載面の段差をドライエッチングにより略垂直に形成した場合には、垂直に形成された面に対してプリズム４を当接させるように位置を合わせても良い。また、この段差部が形成された角を目印にしてプリズム４の位置合わせを行うこともできる。
【００１２】
プリズム４の搭載面のシリコンベンチ１の厚さを発光素子２，３の搭載面よりも薄くすることにより、発光素子２，３からの光の広がり角を確保し、プリズム４の底面で反射するような迷光の影響を低減することができる。発光素子２，３の光がシリコンベンチ１から射出する光軸２の光学部品などの搭載面に垂直な面でその周囲にある面を開放面にすることによって余分なシリコンベンチ１の壁が不必要になり、全体に光学デバイスを小さくできる。図１の光軸１の光学部品などの搭載面に垂直な面でその周囲にある面を開放面にすることによりシリコンベンチ１の壁の反射するような迷光の影響を低減することができる。この開放面を設けることによって、開放面を対称面としたシリコンベンチ１が構成できるので、開放面をダイシングなどによって切断すれば複数個のシリコンベンチ１を同時に製造することが可能となり、量産化とコスト低減が可能になる。
【００１３】
発光素子２，３からの光は広がりながら進んでいくため、発光素子２，３からプリズム４が離れるほどプリズム４の寸法を大きくしなければならない。パッケージされた光源を使わずに、シリコンベンチ１に発光素子２，３とプリズム４を搭載し、両者を精度良く位置決めすることにより、発光素子２，３とプリズム４を近づけることができる。これによりプリズム４の寸法を小さくすることができ、光学デバイス全体を小さくできるという効果がある。例えば、発光素子の大きさを０．５〜１ｍｍｘ０．５〜１ｍｍ程度、発光素子２，３とプリズム４の間隔を０．５ｍｍ程度、発光素子からの光の広がり角を２０度程度とすると、プリズム４の大きさは１ｍｍ程度となり、光学デバイスの大きさは３ｍｍｘ３ｍｍ程度以下になる。
【００１４】
光学デバイスの組み立て方法について、図２示す組み立て構造図で説明する。ここでは図の煩雑を避けるため、シリコンベンチ１上に予め形成している発光素子２，３の位置決め用のマーカなどの図示を省略している。
【００１５】
まず、薄膜電極７を形成したシリコンベンチ１に発光素子２，３を搭載する。発光素子２，３搭載面には蒸着膜ではんだ９層を形成しており、このはんだ９層を加熱することによって溶融し接合固定する。２個の発光素子２，３を順次、マーカを目印に位置調整しはんだ９層に押し付け、発光素子２，３を押し付けた状態で、シリコンベンチ１全体を加熱する。加熱温度ははんだ９の溶融温度、あるいは溶融温度よりもやや低い温度（例えば５〜１０℃低い温度）に設定する。加熱温度の上昇にともないはんだ９の軟化が徐々に始まり、発光素子２，３の搭載面のほぼ全面がはんだ９層と密着した状態となる。その後、発光素子２，３の押付け状態を解除し、次に加熱温度をはんだ９の溶融温度よりも高い温度（例えば５〜２０℃高い温度）に設定し、完全にはんだ９を溶融させる。これにより、発光素子２，３の固定位置が所定位置からずれることなく位置決め固定を行える。
【００１６】
次に、発光素子２，３搭載面よりもシリコンベンチ１の厚さが薄くなっているプリズム４搭載面にプリズム４を搭載する。ここでは、プリズム４の搭載面に金属膜やはんだ層を形成せず、プリズム４を接着剤１０で接合する。まず始めに、プリズム４搭載面に接着剤１０を塗布する。塗布する量は接着剤１０がプリズム４の周囲からはみ出ない程度の量で、ここではディスペンサを使って塗布を行っている。また、接着剤１０は熱硬化併用の紫外線硬化接着剤を使っている。接着剤１０を塗布した後、プリズム４を塗布面に設置し、プリズム４搭載面とプリズム４の間の接着剤１０を馴染ませるようにスクラブする。次に、プリズム４の反射透過面１２と、段差部に形成された辺あるいは面が所定の位置関係になるように位置調整する。ここでは、図３に示すように、段差によって形成された面と面の交差部に形成された交差線１１の延長線上にプリズム４の反射透過面１２が一致あるいは平行になるように位置調整する。この位置調整は拡大顕微鏡を使うことで容易に行うことができる。プリズム４の位置調整が完了した後、紫外線を照射して接着剤１０を硬化させ、プリズム４を所定位置に調整固定する。この後、接着剤１０の硬化反応を完全に完了させるため、加熱槽あるいはオーブンなどで加熱放置する。加熱温度は使用する接着剤１０の仕様にもよるが、プリズム４やシリコンベンチ１の熱変形を避けるのが望ましく、ここでは例えば１２０℃以下で６０分間の放置を行っている。加熱放置によるプリズム１の位置ずれは、一旦紫外線による接着剤１０の硬化反応をほぼ完了させているため起こることはない。
【００１７】
ここで説明した組み立て方法は、発光素子２，３やプリズム４および段差面の形状によって種々変更するものであり、上記組み立て方法に限定されるものではない。同様に、はんだ９の溶融温度や接合手順、接着剤１０の硬化方法なども上記説明に限定されるものでないのは言うまでもない。
【００１８】
光学デバイスの性能を長期に渡って維持するためには、発光素子２，３を外部から保護することも必要で、この場合発光素子２，３を光の透過性が高い透明樹脂で簡易封止したり、キャップで覆うなどの構成にすることもある。透明樹脂としては例えばゲル状のシリコーン樹脂やアクリル樹脂、キャップとしては例えばガラスやシリコン、金属、プラスチックなどがある。
【００１９】
光学デバイスの第二の実施例を図４に示す。本実施例では、プリズム４が反射透過面１２，１３を２面有するプリズム４になっている点が前述の実施例と異なり、他の構成は前述の実施例と同じである。第一の発光素子２からの光はプリズム４の第一の反射透過面１２で反射し、プリズム４の第二の反射透過面１３で反射して光学デバイスから射出される。第二の発光素子３からの光はプリズム４の第一の反射透過面１２を透過し、プリズム４の第二の反射透過面１３で反射して光学デバイスから射出される。このように構成することで、光学デバイスから射出した光が、反射して戻ってきた場合に、プリズム４の第二の反射透過面１３を透過することができる。
【００２０】
この場合のプリズム４の位置合わせ方法も、前述の実施例の方法と同様である。さらに、図５に示すようにプリズム４に対して第一の発光素子２と反対側にも二つの斜面を設けると、交差線１１が２本できるので、プリズム４の位置合わせがより簡単に精度良くできる。
【００２１】
ここでは、フレキシブル配線５２をシリコンベンチ１の薄膜電極７にはんだ等で直接接続する。その際、発光素子２の駆動用薄膜電極７と発光素子３の駆動用薄膜電極７の間に両発光素子に電気的に接続しないグランドなどとして利用できる薄膜電極５３を設けた。薄膜電極７をフレキシブル配線５２に接続することによって発光素子２，３の駆動電流あるいは駆動電圧によって生じるノイズ成分を外部に放射することを防ぐことができる。薄膜電極５３は図１の第一の実施例において用いてもよい。
【００２２】
本実施例の光学デバイスの大きさは、光路が長くなった分だけプリズム４が大きくなる。前述と同様に考えると、本実施例の光学デバイスの大きさは４ｍｍｘ５ｍｍ程度以下となる。
【００２３】
なお、図６に示すように、シリコンベンチ１のプリズム４が搭載される面に貫通孔１４を形成することにより、発光素子２，３から射出されプリズム４底面のシリコンベンチ１で反射する光を低減することができる。これによりプリズム１の高さを必要以上にとらなくても良いため、光学デバイスの高さを低く、いいかえると薄くできるという効果がある。貫通孔１４は、シリコンベンチ１の異方性エッチングあるいはドライエッチングどちらの方法で形成してもよい。
【００２４】
貫通孔１４を通過した光を検出する受光素子１５を設けることで、発光素子２，３から射出された光の出力を把握することができる。検出した光の出力が所定の値となるよう発光素子２，３への駆動電流を制御することで、発光素子２，３から射出される光の出力を所定の値に調整することができる。
【００２５】
プリズム４を接合する接着剤１０の余分なはみ出し分を貫通孔１４内にトラップできるので、プリズム４周囲にはみ出す接着剤１０を最小限にでき、さらなる小型化薄型化を図ることができる。はみ出した接着剤１０の膨張など環境変動によるプリズム４への影響を最小限にでき、環境変動に強い光学デバイスとすることができる。
【００２６】
光学デバイスの第三の実施例を図７示す。本実施例は第二の実施例の構成に加えて、発光素子２，３の前方にレンズ１６を配置した構成となっている。レンズ１６は、発光素子２，３と同様に位置決め用のマーカを目印に位置調整され、シリコンベンチ１に加工した溝に取り付けられる。
【００２７】
このように発光素子２，３の前方にレンズ１６を配置することで、発光素子２，３からの光の広がり角を小さくしたり、より広げたりすることができる。レンズ１６は、第一の発光素子２あるいは第二の発光素子３の前方のいずれかの１個もしくは２個配置した場合に焦点距離等のレンズ性能が異なってもよく、これにより本光学デバイスを光ピックアップなどに用いた場合に、二つの発光素子２，３からの光の広がり角をそれぞれ適切に設定することができる。
【００２８】
プリズム４の第二の反射透過面１３を透過した光を検出する受光素子をシリコンベンチ１上に配置してもよく。受光素子の位置調整は、シリコンベンチ１上に設けたマーカを用いて行われ、位置決めを容易に行うことができる。この受光素子により発光素子２，３から射出された光の出力を把握し、所定の出力に調整できることは前述の実施例と同様である。
【００２９】
上記実施例ではいずれも、光路を合成したり分岐したりする光学部品としてプリズム４を用いる構成を示したが、光路を合成したり分岐したりする光学部品として平板を用いても構わない。この場合は、第一の発光素子２と第二の発光素子３が必ずしも直交していなくても良く、第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸がシリコンベンチ１上の発光素子搭載面に平行な面内において交差しており、第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸のなす角度αが、平板と第一の発光素子２のなす角度βの約２倍であれば、第一の発光素子２と第二の発光素子３の光軸を合わせることができる。
【００３０】
ここまでの実施例では光路を合成したり分岐させる光学部品としてプロズム４などを示したが、その光学部品のいずれかの面に回折格子を設ける、あるいは回折格子を別部品として設けてもよい。これによって、光ディスクの情報を記録再生する際に必要な位置決め制御の１手段である３ビーム法に使用する回折格子を発光素子２，３近傍に設けることが可能となる。このことは、発光素子２，３からのビーム径が小さい状態での回折が可能となり、本光デバイスを利用した光ピックアップの小型薄型化が可能となる。
【００３１】
上記実施例ではいずれも、発光素子２，３が２個の場合を示したが、図８すように発光素子２が１個の場合でも、また発光素子が３個以上になった場合でも、同様に光学デバイスを構成することができる。発光素子２が１個搭載された光学デバイスの場合は、この光学デバイスを複数並べることで、発光素子２，３を複数搭載した光学デバイスと同様な光学系を構成することができる。いずれの場合でも発光素子２，３やプリズム４の位置合わせは前述の実施例と同様に精度良く行うことができる。
【００３２】
本発明の光学デバイスと既存のパッケージされた光源を組み合わせて使うことも可能である。この場合は、既存のパッケージされた光源と光学デバイスの位置調整は必要であるが、従来行っていた２個の光源に対する光軸の位置調整に比べると格段に調整精度を向上できる。
【００３３】
上記実施例ではいずれも、発光素子をシリコンベンチ１上に直接搭載される構成を示したが、図９すように発光素子をサブマウント１８に取り付け、この発光素子２，３が搭載されたサブマウント１８をシリコンベンチ１に搭載することも可能である。サブマウント１８を用いることで、発光素子２，３の発光位置の高さを調整できたり、発光素子２，３の位置をシリコンベンチ１上で調整できるようなになるので、発光素子２，３の位置精度をさらに高めることができる。
【００３４】
図１０は図１に示したシリコンベンチ１の発光素子２，３を搭載していない状態でのＡ−Ａ断面を示している。シリコンベンチ１は面方位（１００）のシリコン基板５からなり、シリコンの異方性エッチングにより形成される。このため、発光素子２，３を搭載、電圧印加するための薄膜電極７および薄膜はんだ９が形成されているシリコン基板５表面の面方位と、プリズム４搭載用エッチング面２０との面方位は（１００）となる。また、エッチング側面１９は面方位｛１１１｝となり、これらの面方位の位置関係は図のように角度５４．７°となる。また、シリコン基板５の表面には絶縁膜であるシリコン酸化膜６が形成されている。ここで、面方位（１００）以外に面方位｛１００｝を示すシリコン基板５であれば面方位（００１）等いずれでもよい。
【００３５】
シリコンベンチ１の製造方法について図１１のａ）からｉ）に従って順に説明する。ａ）はじめに、面方位（１００）の単結晶シリコン基板５の両面にＳｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜２１を成膜する。ＳｉＯ２膜（例えば、膜厚１２０ｎｍ）はシリコンの熱酸化（温度１１６０℃）により形成された熱酸化膜で、Ｓｉ３Ｎ４膜（例えば、膜厚１６０ｎｍ）は減圧ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜された膜である。次に、このＳｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜２１にプリズム４搭載用のエッチング溝２２を形成するための開口部を設ける。この方法には、従来の半導体技術で用いられる方法（レジスト塗布、レジストパターン形成、レジスト２４をマスク剤としてＳｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜２１にパターン転写する。）を適用し、Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜２１のエッチングにはＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を適用する。その後、濃度４０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液（温度７０℃）にてシリコンの異方性エッチングを行う。プリズム４を搭載するための所定の深さまでエッチングを行う。ｂ）次に、Ｓｉ３Ｎ４／ＳｉＯ２積層膜２１を熱りん酸、ＢＨＦ（ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ混合液）を用いて順次剥離し、新たに熱酸化によりシリコン酸化膜６（例えば、膜厚１μｍ）を形成する。シリコン酸化膜６の形成方法としては、他にＴＥＯＳ−ＣＶＤ法が挙げられ、熱酸化法と組み合わせても良い。さらに、エッチング溝２２が形成された面にＡｕ（金、例えば膜厚５００ｎｍ）／Ｐｔ（プラチナ、例えば膜厚２００ｎｍ）／Ｔｉ（チタン、例えば膜厚１００ｎｍ）薄膜２３を成膜する。成膜方法には、スパッタ法、真空蒸着法のいずれかを適用する。ｃ）Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜２３上にレジスト２４（例えば、ＯＭＲ８５−３０ｃｐ、東京応化工業製）をスピンコータにより回転塗布する。その後プリベークしてレジスト２４の溶剤を除去する。必要に応じてこれを繰り返し、レジスト２４の膜厚を厚くしエッチング溝１０８をレジスト２４でカバーする。ｄ）このレジスト２４にホトマスクのパターンを転写（露光、現像、リンス）し、ポストベークしてレジストマスク２５を形成する。ｅ）これをマスクとしてイオンミリング法によりＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜１０９をエッチングする。ｆ）この後、専用剥離液（Ｓ５０２Ａ、東京応化工業製）を用いてレジストを剥離し、薄膜電極７をシリコン酸化膜６上に得る。次に、スプレー塗布法によりポジ型レジスト２４（例えば、ＯＦＰＲ８００−３０ｃｐ、東京応化工業製）１１２を塗布し、プリベークする。スプレー塗布法であるため、レジスト膜厚がエッチング溝２２内においてもほぼ均一となる。ｇ）ポジ型レジスト２６にホトマスクのパターンを転写（露光、現像、リンス）、ポストベークし、はんだ用レジストパターン５２を得る。その後、ＡｕＳｎ薄膜１１４を真空蒸着法にて成膜する（例えば、膜厚２μｍ）。ｈ）はんだ用レジストパターン５２を有機溶剤を用いて剥離し、リフトオフ法により薄膜はんだ９を薄膜電極７上に得る。ｉ）最後に、ダイシングを行い、シリコンベンチ１の形状に切り出す。
【００３６】
シリコンの異方性エッチング用のエッチング液としては、水酸化カリウム水溶液以外にＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）やＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール液）等のシリコンの異方性エッチングが可能な他のエッチング液でもよい。薄膜電極７用の材料としては、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜以外にＡｕ／Ｔｉ薄膜、Ａｕ／Ｃｒ薄膜、Ａｌ薄膜、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒ薄膜、Ａｕ／Ｔａ薄膜等の積層膜や単層膜が挙げられ、それらを組み合わせても良い。薄膜はんだ９としては、ＡｕＳｎ膜以外にＰｂＳｎ膜を用いてもよい。
【００３７】
本実施例では単一の基板として単結晶シリコンの場合について説明したが、放熱特性の良い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）基板を用いても良い。この基板は焼結で作成されるセラミックス基板である。よって、焼結時に型により溝加工を施しておくと後工程での薄膜電極７、薄膜はんだ９を形成する際に好適である。
【００３８】
光学デバイスを光ピックアップ４２に搭載した実施例について、図１２を用いて説明する。ここでは前記第二の実施例に示した光学デバイスを用いる例を示すが、他の実施例に示した光学デバイスを用いた場合でも光ピックアップ４２を同様に構成できる。
【００３９】
図１２に示すように光学デバイスは光ピックアップ４２内に搭載される。発光素子２，３から射出された光は、プリズム４の第一の反射透過面で反射あるいは透過し、プリズム４の第二の反射透過面で反射し、コリメートレンズ３６で平行光となり、立ち上げミラーで反射し、対物レンズ３７により光ディスク上に集光される。対物レンズ３７はアクチュエータにより光ディスクに対して垂直なフォーカス方向と光ディスクの半径方向であるトラック方向に駆動され、対物レンズ３７の焦点が光ディスク上の目標トラックに位置決めされる。光ディスクからの反射光は再び対物レンズ３７、立ち上げミラー、コリメートレンズ３６を通過し、光学デバイス上のプリズム４の第二の反射透過面１３を透過し、フォーカスエラー信号とトラックエラー信号の検出のため光を分岐させる光分岐素子３９を通過した後、受光素子３８に入射する。受光素子３８は複数の受光領域に分割されており、受光素子３８に入射した光はフォーカスエラー信号やトラックエラー信号および再生信号の検出に使用される。ここではフォーカスエラー信号とトラックエラー信号検出のため光分岐素子３９を使用する構成を示したが、フォーカスエラー信号とトラックエラー信号の検出方法は、上記に限ったことではなく、既に知られたシリンドリカルレンズや傾斜平板を使った非点収差法や、３ビーム法など各種方式を用いることができる。
【００４０】
このように本発明の光学デバイスを用いることで、複数の発光素子２，３からの光を合成するプリズム４を小さくすることができるので、光ピックアップ４２を小型薄型化することができる。また、薄膜電極７をディスク中心から遠ざける位置に配置し、薄膜電極をフレキシブル配線５２などの外部配線に直接接続し、その外部配線を光ピックアップ４２のディスク外周側に沿って設けた。このことによって、配線を最小長さで光ピックアップ４２の外部に引き回すことが可能となり、光ピックアップ４２を小型薄型化することができる。
【００４１】
発光素子２，３は熱伝導率の高いシリコンベンチ１に直接取り付けられているため、発光素子２，３を駆動したときに生じる熱を効果的にシリコンベンチ１に放熱し、発光素子２，３の温度上昇を抑えることができる。このため、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭなどのディスクに記録する時に発光素子の出力を大きくした場合でも安定して発光素子２，３を駆動することができる。
【００４２】
受光素子３８は光学デバイスとは別体となっており、受光素子３８を光ディスク４０からの反射光に対して最適な位置に調整することが可能であるため、光学部品の屈折率のばらつきや光学デバイスの取り付け位置のばらつきがあっても、受光素子３８を最適な位置に調整することで常に高品質なフォーカスエラー信号やトラックエラー信号および再生信号を検出することができる。すなわち本実施例によれば、光学デバイスにおける発光素子２，３とプリズム４は前述のように高精度に位置決めされており、二つの発光素子２，３の光軸を精度良く合わせることができ、なおかつ光学部品などのばらつきを受光素子３８の位置調整で吸収できる光ピックアップ４２構成となる。
【００４３】
以上のように本発明は、波長の異なる複数の発光素子を搭載し、発光素子の出力が大きくなる光ピックアップとして好適である。例えば、ＣＤ系の７８０ｎｍ帯やＤＶＤ系の６５０ｎｍ帯、あるいは青色レーザとなる４００ｎｍ帯の波長を有する発光素子であって、少なくともいずれかの出力が記録に必要な３０ｍＷ以上である発光素子を搭載した光ピックアップ４２には特に有効である。
【００４４】
本発明の光学デバイスを搭載した光ピックアップ４２を使用した光ディスク装置４３の実施例について、図１３を用いて説明する。
【００４５】
光ディスク装置４３は、光ディスク４０を回転させるスピンドルモータ４１と、光ピックアップ４２と、光ピックアップ４２を光ディスク４０の半径方向に移動させる送り機構と、それらを制御するコントローラ４４を備えている。
【００４６】
コントローラ４４にはスピンドルモータ４１の回転制御回路４５が接続しており、スピンドルモータ４１に取り付けられた光ディスク４０の回転制御が行われる。コントローラ４４には光ピックアップ４２の送り制御回路４６が接続しており、光ピックアップ４２を光ディスク４０の半径方向に移動させる送り制御が行われる。コントローラ４４には発光素子駆動回路４７が接続しており、光ピックアップ４２内の発光素子の駆動が行われる。光ピックアップ４２で検出された各種信号４８は、サーボ信号検出回路４９と再生信号検出回路５０に送られ、サーボ信号検出回路４９によりフォーカスエラー信号やトラックエラー信号が生成され、コントローラ４４からの指令と合わせてアクチュエータ駆動回路５１からの信号により対物レンズの位置制御が行われる。また、再生信号検出回路により、光ディスク上に記録された情報が再生される。
【００４７】
本発明の光学デバイスを搭載した光ピックアップ４２を使用することで、小型薄型で高性能な光ディスク装置４３を実現することができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、発光素子と光学部品を精度良く組み立てることができ、かつ小型薄型で放熱性の良い光学デバイスを提供することができる。さらにこの光学デバイスを用いて小型で高性能な光ピックアップ、ひいては光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子とプリズムを備えた光学デバイスの斜視図。
【図２】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子とプリズムを備えた光学デバイスの組み立て構造図。
【図３】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子とプリズムを備えた光学デバイスの位置決め説明図。
【図４】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子と反射透過面を２面もつプリズムを備えた光学デバイスの斜視図。
【図５】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子と反射透過面を２面もつプリズムを備えた光学デバイスの位置決め説明図。
【図６】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子と反射透過面を２面もつプリズムを備えた光学デバイスの貫通孔および受光素子搭載説明図。
【図７】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子と反射透過面を２面もつプリズムおよびレンズを備えた光学デバイス斜視図。
【図８】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に１個の発光素子とプリズムを備えた光学デバイスの斜視図
【図９】本発明の一実施例であるシリコンベンチ上に２個の発光素子とプリズムを備えた光学デバイスのサブマウント説明図
【図１０】図１の斜視図におけるＡ−Ａ断面を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１のシリコンベンチの製造プロセスフローを示す図である。
【図１２】本発明の光学デバイスを搭載した光ピックアップ斜視図
【図１３】本発明の光学デバイスを搭載した光ディスク装置説明図
【符号の説明】
１…シリコンベンチ、２，３…発光素子、４…プリズム、５…シリコン基板、６…シリコン酸化膜、７…薄膜電極、９…はんだ、１９…エッチング側面、２０…プリズム搭載用エッチング面、２８…エッチング側面、３１…垂直エッチング溝、３４…貫通用垂直エッチング溝、４２…光ピックアップ、４３…光ディスク装置、５２…フレキシブル配線、５３…薄膜電極。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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