JP2002214435A - 偏光分離素子、半導体レーザユニット及び光ピックアップ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 異なった波長の２つの半導体レーザを搭載し
た光ピックアップ装置に使用される偏光分離素子に関
し、光記録媒体へ向かう本来のレーザ光の光量低下を伴
うことなく半導体レーザの波長依存性のない出力モニタ
が可能な偏光分離素子を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１４，１５から入射するレ
ーザ光をその有効径よりも外側位置に備えるモニタ光生
成部１０でモニタ用受光素子９へ向けて集光状態で反射
させることで、半導体レーザ１４，１５の波長に依存せ
ずにモニタ用受光素子９で受光して半導体レーザ１４，
１５の出力安定化を図れる。また、集光状態で反射させ
るので、モニタ用受光素子９は小面積であっても効率よ
くモニタ光を受光できる。さらには、モニタ光生成部１
０を光記録媒体等に向かう本来のレーザ光の有効径より
も外側位置に有するので、本来のレーザ光の光量低下等
の弊害を伴うことなく、有効径外の破棄される光を利用
して確実にモニタできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、偏光分離素子、半
導体レーザユニット及び光ピックアップ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、様々な光記録媒体に対応する光ピ
ックアップ装置が研究開発されている。その中で、異な
る記録密度を持つ光記録媒体を同一の光ピックアップ装
置で読み取り、書き込みを行えるようにする研究・開発
が盛んに行われている。異なる記録密度を持つ光記録媒
体（例えば、ＣＤ＝Ｃompact ＤiscとＤＶＤ＝Ｄigital
Ｖideo又はＶersatile Ｄiscなど）を同一の光ピックア
ップ装置によって読み取りや書き込みを行うためには、
異なる波長を持つ２つのレーザ光源を搭載する必要があ
る。異なる波長を持つ２つのレーザ光源に対応して、各
々の光ピックアップ装置を別個に構成することによって
も、もちろん、異なる記録密度を持つ光記録媒体に対し
て読み取り、書き込みを行うことは可能である。

【０００３】しかし、各々の光ピックアップ装置を別個
に構成するのでは、装置が大型化してしまうため、波長
の異なる２つのレーザ光源を用いながら、１つの光学系
のみでその目的を達成し得る光ピックアップ装置が研究
・開発されている。光学系を共用する従来例としては、
例えば特開平９−７３６５１号公報に示される光ピック
アップ装置があり、また、検出器（受光素子）まで共用
する従来例としては、例えば特開平１０−４９９０４号
公報や特開平１０−２４１１８９号公報等に示される光
ピックアップ装置がある。

【０００４】このような光ピックアップ装置では、偏光
ホログラム素子を利用した偏光分離素子が用いられる。
偏光ホログラム素子はレーザ光が光記録媒体に向かう際
には完全透過し、光記録媒体による反射光に対しては回
折を起こさせることでその反射光を光検出器に導く素子
である。その原理は、レーザ光の偏光面状態によって光
学特性（透過率や回折効率）が異なる回折格子を用いた
ものである。即ち、偏光ホログラム素子の動作として、
入射されたレーザ光については、光量を減衰させること
なく通過させ、その後、対物レンズなどの光学系を通過
し、光記録媒体に照射される。その反射光を用いて、記
録内容を再生するわけであるが、反射光も同様の光学系
を通過し、再度、偏光ホログラム素子に入射することに
なる。その際に、１／４波長板を偏光ホログラム素子の
対物レンズ側に配置させ或いは偏光ホログラム素子内に
内蔵させることによって、偏光方向が９０°回転され、
偏光ホログラム素子による回折を受けることによって光
路が変更されることになる。その反射光を用いて、光記
録媒体の情報を再生／書き込みすることが可能になる。

【０００５】ところで、この種の光ピックアップ装置に
おいては、レーザ光源としての半導体レーザの出力の安
定化を行うことで、安定な動作を達成しているが、その
安定可能方法としては、半導体レーザから出射されるレ
ーザ光をモニタし、ＡＰＣ（Ａuto Ｐower Ｃontrol）
駆動するのが一般的である。半導体レーザの出力モニタ
方法として様々な方法が提案されている。

【０００６】第１の従来例として、特開平９−６３１１
１号公報中の特に図３に示されるようなモニタ方式があ
る。この従来例では、半導体レーザのモニタ光として、
ホログラム素子（偏光分離素子）中にモニタ用反射部分
を設けることで、半導体レーザ光をモニタするようにし
ている。

【０００７】第２の従来例として、特開平９−２７４７
２８号公報中の特に図３に示されるモニタ方式がある。
この従来例では、半導体レーザのモニタ光として、ホロ
グラム素子（偏光分離素子）のレーザ光入射面に反射面
を設け、この反射面で反射させることにより半導体レー
ザ光をモニタするようにしている。

【０００８】第３の従来例として、特開平１０−３６９
１号公報中の特に図５に示されるモニタ方法がある。こ
の従来例では、ホログラム素子（偏光分離素子）の入射
面から反射される半導体レーザ光を半導体レーザのモニ
タ光としている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第１の従来例のような
方法によれば、モニタ用反射部分による反射光を用いて
半導体レーザ光をモニタすることは可能であるが、ホロ
グラム素子中に反射素子（モニタ用反射部分）を作製し
ているため、光ディスクへ向かう本来のレーザ光の光量
が低下してしまうと言う問題点がある。また、反射素子
として回折素子を使用しているため、異なる波長の半導
体レーザを用いた場合には、波長の違いによるスポット
位置の違いが発生してしまうため、２波長を搭載した光
ピックアップ装置には使用できないという問題点が存在
する。

【００１０】第２の従来例の場合には、上記第１の従来
例で挙げたような問題点は回避しているが、平面での反
射を用いているために、レーザ光は反射後も発散してい
ることとなり、モニタ用受光素子上でレーザ光を受光す
る際に、広い面積の受光素子が必要であり、ユニットの
小型化の妨げになる。また、ユニットの小型化のために
小さい受光面積のモニタ用受光素子とした場合には、受
光効率が低下するために、十分な光源の安定化を行うこ
とが困難になるという問題点が存在する。

【００１１】第３の従来例のようなモニタ方法によって
も、反射光を用いて半導体レーザ光をモニタすることは
可能であるが、入射面での反射光を用いているため、光
ディスクへ向かう本来のレーザ光の光量が低下してしま
うと言う問題点が存在する。また、この従来例の場合に
は、上記第１の従来例で挙げたような問題点は回避して
いるが、上記第２の従来例の場合と同様に、平面での反
射を用いているために、レーザ光は反射後も発散してい
ることとなり、モニタ用受光素子上でレーザ光を受光す
る際に、広い面積の受光素子が必要であり、ユニットの
小型化の妨げになる。また、ユニットの小型化のために
小さい受光面積のモニタ用受光素子とした場合には、受
光効率が低下するために、十分な光源の安定化を行うこ
とが困難になるという問題点が存在する。

【００１２】結局、上記のように、より効率的に波長依
存性がなく、かつ、ユニットの小型化に有利で、半導体
レーザの出力をモニタするのに役立つ偏光分離素子は存
在していない。

【００１３】そこで、本発明は、光記録媒体へ向かう本
来のレーザ光の光量低下を伴うことなく半導体レーザか
ら出力されるレーザ光を効率的にモニタしてその出力安
定化や、半導体レーザユニット等のユニット小型化にも
寄与する偏光分離素子を提供することを目的とする。

【００１４】特に、異なる記録密度の光記録媒体に対し
て、読み取りや書き込みの可能な、異なった波長の２つ
の半導体レーザを搭載した光ピックアップ装置に使用さ
れる偏光分離素子に関して、半導体レーザの波長依存性
のない出力モニタを可能にすることを目的とする。

【００１５】加えて、上記目的を実現する上で、素子作
製の容易化及び安定化を図れる偏光分離素子を提供する
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
レーザ光の偏光面によって透過率や回折効率の異なる光
学特性を示す偏光分離素子であって、レーザ光源から入
射するレーザ光をモニタ用受光素子へ向けて集光状態で
反射又は屈折させるモニタ光生成部を前記レーザ光の有
効径よりも外側位置に備える。

【００１７】従って、レーザ光源から入射するレーザ光
の一部をモニタ光生成部によりモニタ用受光素子へ向け
て反射又は屈折させてモニタさせることで、レーザ光の
波長に依存することなくモニタ用受光素子で受光して、
レーザ光源の出力安定化に寄与する。この際、モニタ用
受光素子へ向けて集光状態で反射又は屈折させるので、
モニタ用受光素子は小面積であっても効率よくモニタ光
を受光でき、この偏光分離素子が実装される半導体レー
ザユニット等の小型化に寄与する。また、モニタ光生成
部は光記録媒体等に向かう本来のレーザ光の有効径より
も外側位置に有するので、本来のレーザ光の光量低下等
の弊害を伴うことなく、有効径外の破棄される光を利用
して確実にモニタすることができる。

【００１８】請求項１記載の発明を実現する上で、モニ
タ光生成部は、レーザ光入射面に備えてもよく（請求項
２記載の発明）、レーザ光出射面に備えてもよく（請求
項３記載の発明）、或いは、中間層部分に備えてもよく
（請求項４記載の発明）、さらには、当該素子の複数面
に形成された複数の加工部の組合せとしてもよい（請求
項７記載の発明）。

【００１９】特に、請求項３記載の発明によれば、レー
ザ光出射面にモニタ光生成部を備えることで、レーザ光
源とモニタ用受光素子との間隔を大きくすることがで
き、そのレイアウトの自由度を高くすることができる。
請求項４記載の発明によれば、例えば回折格子部分なる
中間層の作製時にモニタ光生成部を作製することでその
作製工程を共通化でき、素子の作製が容易となる。請求
項７記載の発明によれば、当該素子の複数面を利用して
モニタ光生成部を作製することで、当該素子自体の設計
の自由度を向上させたり、光ピックアップ装置等に搭載
する上でそのレイアウトの自由度を向上させることがで
きる。

【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１ないし４
の何れか一記載の偏光分離素子において、前記モニタ光
生成部は、前記モニタ用受光素子に対して凹面形状の反
射面として形成されている。

【００２１】従って、モニタ用受光素子に対して凹面形
状の反射面とすることで、簡単にモニタ用受光素子に対
する集光作用を得ることができる。

【００２２】請求項６記載の発明は、請求項３記載の偏
光分離素子において、前記モニタ光生成部は、前記モニ
タ用受光素子に対して凹面形状でその頂点が当該素子の
外形面より低い反射面として形成されている。

【００２３】従って、レーザ光出射面側に凹面形状の反
射面を形成する上で、その頂点が当該素子の外形面より
低い反射面とすることで、当該素子外面において反射面
が出っ張ることがなく、よって、ハンドリングや素子作
製中に破壊されるような不具合がなく、結果として、素
子の作製、取扱いが容易となる。

【００２４】請求項８記載の発明は、請求項７記載の偏
光分離素子において、前記モニタ光生成部は、前記レー
ザ光出射面側に形成された反射面なる加工部と、前記反
射面による反射光路上で前記レーザ光入射面側に形成さ
れて前記モニタ用受光素子に対して凸面形状の加工部と
の組合せよりなる。

【００２５】従って、請求項７記載の発明を実現する上
で、例えば、平面的な反射面と凸レンズ的な凸面形状の
加工部との組合せにより、モニタ用受光素子に対するモ
ニタ光の集光作用を確保することができる。

【００２６】請求項９記載の発明は、請求項８記載の偏
光分離素子において、前記凸面形状の加工部は、凸面形
状の頂点が当該素子の外形面より低く形成されている。

【００２７】従って、レーザ光入射面側に凸面形状の加
工部を形成する上で、その頂点が当該素子の外形面より
低くすることで、当該素子外面において加工部が出っ張
ることがなく、よって、ハンドリングや素子作製中に破
壊されるような不具合がなく、結果として、素子の作
製、取扱いが容易となる。

【００２８】請求項１０記載の発明の半導体レーザユニ
ットは、実装基板上に実装されてレーザ光を出射する半
導体レーザと、この半導体レーザからのレーザ光が入射
される請求項１ないし９の何れか一記載の偏光分離素子
と、前記実装基板上で前記偏光分離素子からの回折光が
照射される位置に実装された受光素子と、前記実装基板
上で前記偏光分離素子のモニタ光生成部により反射又は
屈折されたモニタ光が照射される位置に実装されたモニ
タ用受光素子と、を備える。

【００２９】従って、請求項１ないし９の何れか一記載
の偏光分離素子を用いて半導体レーザユニットを構成す
ることにより、半導体レーザの出力安定化を図りつつ、
半導体レーザユニットの小型化を図ることができる。

【００３０】請求項１１記載の発明の半導体レーザユニ
ットは、実装基板上に実装されて各々波長の異なるレー
ザ光を選択的に出射する２つの半導体レーザと、これら
の半導体レーザからのレーザ光が同一位置に入射される
請求項１ないし９の何れか一記載の偏光分離素子と、前
記実装基板上で前記偏光分離素子からの回折光が照射さ
れる位置に実装された受光素子と、前記実装基板上で前
記偏光分離素子のモニタ光生成部により反射又は屈折さ
れたモニタ光が照射される位置に実装されたモニタ用受
光素子と、を備える。

【００３１】従って、請求項１ないし９の何れか一記載
の偏光分離素子を用いて半導体レーザユニットを構成す
ることにより、半導体レーザの出力安定化を図りつつ、
半導体レーザユニットの小型化を図ることができる。特
に、波長の異なるレーザ光を選択的に出射する２つの半
導体レーザを偏光分離素子を共用する形で実装する上
で、異なる波長の影響を受けることなく各々のレーザ光
の出力安定化を図れる半導体レーザユニットを提供でき
る。

【００３２】請求項１２記載の発明の光ピックアップ装
置は、請求項１０又は１１記載の半導体レーザユニット
と、この半導体レーザユニットから出射されたレーザ光
を光記録媒体に照射する対物レンズと、前記半導体レー
ザユニット中の偏光分離素子と前記光記録媒体との間の
光路上で前記レーザ光の偏光面を変換させる偏光面変換
素子と、を備える。

【００３３】従って、請求項１０又は１１記載の半導体
レーザユニットを用いて光ピックアップ装置を構成する
ことにより、レーザ光の出力が安定しており、かつ、そ
のモニタのために光記録媒体に対するレーザ光の光量が
低下することもないため、安定した記録又は再生動作を
行わせることができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
に基づいて説明する。本実施の形態の偏光分離素子１
は、ＣＤ−Ｒ／ＲＷとＤＶＤ−Ｒ／ＲＷとに対して共用
し得る光ピックアップ装置２用であって、２つの半導体
レーザとして波長がＣＤ−Ｒ／ＲＷ用の７８０ｎｍとＤ
ＶＤ−Ｒ／ＲＷ用の６５０ｎｍとが用いられる場合を想
定している。

【００３５】まず、偏光分離素子１の基本構成及びその
作用について説明する。偏光分離素子１は、レーザ光入
射面側に位置するガラス基板（ここではＢＫ７を用いて
いる）３、複屈折を持つ材料層（ここでは延伸した有機
膜：ＰＥＴ）４、オーバーコート兼接着層（アクリル系
樹脂）５、１／４波長板６、レーザ光出射面側に位置す
るカバーガラス（ＢＫ７）７の積層構造として構成され
ている。また、複屈折材料層４中には偏光を分離するこ
とが可能な回折格子形状が作製されている。この回折格
子８の部分をオーバーコート兼接着層５によるオーバー
コート材料で充填することによって、その機能を達成し
ている。

【００３６】詳細には、ピッチが２μｍ、デューティが
０．５、深さが２．５μｍの回折格子形状を形成し、そ
の充填材としては、複屈折材料層４の一方の屈折率に合
わせた屈折率を持つものを充填している。これによっ
て、ある偏光面を持つ光に対しては、回折を起こさずに
透過し、その直交する偏光面の光に対しては、１次回折
光のみが発生する素子が作製でき、偏光分離素子１とし
ての機能を達成することができる。

【００３７】ここで、複屈折材料層４の屈折率は、進層
軸方向で１．６９、遅層軸方向で１．５８となってお
り、その差は０．１１となっているため、上記のような
設計の回折格子８としている。そのサイズは、素子の高
さが１．２ｍｍ、レーザ光が通過する面のサイズが、５
ｍｍ×５ｍｍとなっている。ここで、ガラス基板３及び
カバーガラス７の厚みが０．５ｍｍ、複屈折材料層４の
厚みが０．２ｍｍ、オーバーコート兼接着層（アクリル
系樹脂）５の厚みが０．１ｍｍ、１／４波長板６の厚み
が０．２ｍｍとなっている。また、回折格子８を形成し
ている部分は光軸中心より半径１ｍｍの円形部分内であ
る。

【００３８】ここで、本実施の形態では、レーザ光入射
面となるガラス基板３の入射面側の一部に、モニタ用受
光素子９に対して凹面形状をなすように曲率を持たせた
凹面反射面１０がモニタ光生成部として形成されてい
る。この凹面反射面１０の形成位置は、半導体レーザか
ら当該偏光分離素子１に入射するレーザ光１１のうち、
光記録媒体（図示せず）に対する記録／再生等に利用す
るための本来の範囲を示す有効径内に属するレーザ光１
１ｅを除く部分、即ち、有効径の外側位置とされてい
る。また、凹面反射面１０部分に対してはレーザ光に対
する反射率をほぼ全反射可能になるように誘電体による
コーティングを施している。その他の面については、レ
ーザ光に対して十分透過率が取れるような誘電体による
コーティングを施している。

【００３９】ところで、このような偏光分離素子１は、
実装基板面１２に実装された半導体レーザ、検出器側と
一体化されて、半導体レーザユニット１３として構成さ
れている。特に、本実施の形態では、前述のようにＣＤ
−Ｒ／ＲＷとＤＶＤ−Ｒ／ＲＷとに対する共用を想定し
ており、実装基板面１２には波長がＣＤ−Ｒ／ＲＷ用の
７８０ｎｍとＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ用の６５０ｎｍとの２つ
の半導体レーザ１４，１５と、各々の波長光に基づく光
記録媒体側からの反射光を受光検出するための２つの受
光素子１６，１７とが実装されている。２つの半導体レ
ーザ１４，１５はほぼ同一位置に近接配置され、偏光分
離素子１に対して同一位置で入射するように設定されて
いる。２つの受光素子１６，１７は各々の波長光の偏光
分離素子１による回折角の違いに合わせた位置に配置さ
れている。

【００４０】このような構成において、偏光分離素子１
を光ピックアップ装置２に用いた場合の例でその動作を
説明する。ほぼ同一位置に近接配置された２個の半導体
レーザ１４，１５の何れかから出射された波長の異なる
レーザ光（７８０ｎｍ又は６５０ｎｍ）は、偏光分離素
子１に対して同一位置で入射し、偏光分離素子１（１／
４波長板６を含む）、コリメートレンズ（図示せず）を
通過し、さらに、対物レンズ１８を通過して、光記録媒
体（図示せず）に集光照射される。ここで、レーザ光出
力の大きな場合は光記録媒体に対して書き込みが行わ
れ、レーザ光出力の低い場合は光記録媒体から情報の読
み取りが行われる。読み取りの場合、光記録媒体からの
反射光は同様の光路を通り、再び、対物レンズ１８を通
過し、１／４波長板６による偏光変換作用を受け、入射
光とは偏光面が９０°異なる偏光とされて、回折格子８
に入射する。この際、レーザ光の一方の偏光に対しては
透過率が大きく、他方の偏光に対しては奇数の回折光が
大きくなり、０次の回折光を小さくすることができる回
折格子８の作用により、光記録媒体からの反射光は回折
格子８によって回折され、そのときのレーザ光の波長に
応じて受光素子１６又は受光素子１７に導かれることに
なる。

【００４１】このような動作を行う場合に、半導体レー
ザ１４又は１５の光出力をモニタし、出力を制御するこ
とは重要な問題である。本実施の形態の偏光分離素子１
では、半導体レーザ１４又は１５の出力をモニタ用受光
素子９に導くための凹面反射面１０をそのレーザ光入射
面に備えている。ここで、半導体レーザ１４，１５から
出射されるレーザ光の有効に利用される光の範囲は、例
えば、θ＝２０°の広がりを持った範囲に設定してあ
り、それを越える領域（有効径外）の光は不要な光とな
るため、その有効径の外側にこの凹面反射面１０を設け
ているものである。具体的には、焦点距離１．１ｍｍ程
度の凹面レンズ構造とされている。

【００４２】これにより、半導体レーザ１４又は１５か
ら出射されたレーザ光の一部はこの凹面反射面１０によ
って反射され、この反射光はモニタ光１９としてモニタ
用受光素子９に集光状態で導かれる。よって、モニタ用
受光素子９によりモニタされる検出光量を用いてＡＰＣ
動作を行うことにより、対象となる半導体レーザ１４又
は１５の出力が一定となるように制御させることができ
る。特に、回折等ではなく、凹面反射面１０による反射
を利用しているため、半導体レーザ１４，１５のように
レーザ光の波長が異なる場合であってもその波長の違い
による反射方向の変化がなく、結局、波長依存性のない
出力モニタが可能となる。また、この際、凹面反射面１
０による集光作用によりモニタ用受光素子９へ向けて集
光状態で反射させるので、モニタ用受光素子９は小面積
であっても効率よくモニタ光を受光することができ、こ
の偏光分離素子１が実装される半導体レーザユニット１
３等の小型化に寄与する。また、凹面反射面１０は光記
録媒体等に向かう本来のレーザ光の有効径よりも外側位
置に有するので、本来のレーザ光の光量低下等の弊害を
伴うことなく、有効径外の破棄される光を利用して確実
にモニタすることができる。また、モニタ用受光素子９
の配置も、半導体レーザ１４，１５を実装する実装基板
面１２に配置が可能になるため、半導体レーザユニット
１３の小型化や部品の共通化による低コスト化等を同時
に達成することも可能になる。

【００４３】本発明の第二の実施の形態を図２に基づい
て説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分
は同一符号を用いて示し、説明も省略する（以降の実施
の形態でも順次同様とする）。

【００４４】本実施の形態の偏光分離素子２０は、ガラ
ス基板３、回折格子８を含む複屈折材料層４、オーバー
コート兼接着層５、１／４波長板６、カバーガラス７に
よる基本的な積層構造は偏光分離素子１の場合と同様で
あるが、本実施の形態では、レーザ光出射面となるカバ
ーガラス７の出射面側の一部に、モニタ用受光素子９に
対して凹面形状をなすように曲率を持たせた凹面反射面
２１がモニタ光生成部として形成されている。この凹面
反射面２１の形成位置は、半導体レーザから当該偏光分
離素子１に入射するレーザ光１１のうち、光記録媒体
（図示せず）に対する記録／再生等に利用するための本
来の範囲を示す有効径内に属するレーザ光１１ｅを除く
部分、即ち、有効径の外側位置とされている。また、凹
面反射面２１の外面部分に対してはレーザ光に対する反
射率をほぼ全反射可能になるように誘電体によるコーテ
ィングを施している。その他の面については、レーザ光
に対して十分透過率が取れるような誘電体によるコーテ
ィングを施している。また、この凹面反射面２１の頂点
部分は当該偏光分離素子２０の外形面、ここではカバー
ガラス７外面より低くてその外部には突出しない寸法形
状に形成されている。

【００４５】このような構成において、本実施の形態に
よる偏光分離素子２０の動作を、図２を参照して２つの
半導体レーザ１４，１５を有する半導体レーザユニット
１３を備える光ピックアップ装置２に用いた場合の例を
取って説明するが、基本的には前述の実施の形態の場合
と同様の動作であるので、省略し、モニタ光１９の部分
のみについて説明する。

【００４６】ここで、半導体レーザ１４又は１５が出射
するレーザ光のうちで有効に利用される光は、本実施の
形態では、θ＝２０°の広がりを持ったレーザ光に設定
してあり、それを越える領域の光は不要な光となるた
め、その有効径の外側に、モニタ光生成部としての凹面
反射面２０が設けられている。具体的には、焦点距離
１．９ｍｍ程度の凹面レンズ構造を採用している。

【００４７】この偏光分離素子２０によって、半導体レ
ーザ１４又は１５から出射され凹面反射面２０により反
射された反射光はモニタ用受光素子９に絞った状態で導
かれ、その光量をモニタ用受光素子９によりモニタする
ことによって半導体レーザ１４又は１５の出力を一定に
制御することが容易に可能になる。また、凹面反射面２
０のような構成を取ることによって、複数の半導体レー
ザ１４，１５を搭載した場合であっても、その波長の違
いによる反射方向の変化がなく、波長依存性がない構成
によって、半導体レーザ１４又は１５の光出力の安定化
を容易に実現できる。また、モニタ用受光素子９の配置
も、半導体レーザ１４，１５を実装する実装基板面１２
に配置することが可能になるため、半導体レーザユニッ
ト１３の小型化や部品の共通化による低コスト化等が同
時に達成することも可能になる。また、凹面反射面２０
を偏光分離素子２０のレーザ光出射面に配置することに
よって、モニタ用受光素子９と半導体レーザ１４，１５
との間隔を大きくすることができるため、そのレイアウ
トの自由度も高くなる。さらに、凹面反射面２１の凹面
の頂点をカバーガラス７表面より低く作製しており、こ
れによって、凹面反射面２１がハンドリングや素子作製
中に破壊されることが防止され、これによって、偏光分
離素子２０の作製・取扱いが容易になる。

【００４８】本発明の第三の実施の形態を図３に基づい
て説明する。本実施の形態の偏光分離素子２２も、ガラ
ス基板３、回折格子８を含む複屈折材料層４、オーバー
コート兼接着層５、１／４波長板６、カバーガラス７に
よる基本的な積層構造は偏光分離素子１の場合と同様で
あるが、本実施の形態では、中間層である複屈折材料層
４中の回折格子８の作製面と同一面に、モニタ用受光素
子９に対して凹面形状をなすように曲率を持たせた凹面
反射体２３がモニタ光生成部として形成されている。こ
の凹面反射体２３の形成位置は、半導体レーザから当該
偏光分離素子２２に入射するレーザ光１１のうち、光記
録媒体（図示せず）に対する記録／再生等に利用するた
めの本来の範囲を示す有効径内に属するレーザ光１１ｅ
を除く部分、即ち、有効径の外側位置とされている。ま
た、凹面反射体２３に対してはレーザ光に対する反射率
を上げるようにアルミニウム等の金属膜によるコーティ
ングが施され、その他の面については、レーザ光に対し
て十分透過率が取れるように誘電体によるコーティング
が施されている。

【００４９】このような構成において、本実施の形態に
よる偏光分離素子２２の動作を、図３を参照して２つの
半導体レーザ１４，１５を有する半導体レーザユニット
１３を備える光ピックアップ装置２に用いた場合の例を
取って説明するが、基本的には前述の実施の形態の場合
と同様の動作であるので、省略し、モニタ光１９の部分
のみについて説明する。

【００５０】ここで、半導体レーザ１４又は１５が出射
するレーザ光のうちで有効に利用される光は、本実施の
形態では、θ＝２０°の広がりを持ったレーザ光に設定
してあり、それを越える領域の光は不要な光となるた
め、その有効径の外側に、モニタ光生成部としての凹面
反射体２３が設けられている。具体的には、焦点距離
１．４ｍｍ程度の凹面レンズ構造を採用している。

【００５１】この偏光分離素子２０によって、半導体レ
ーザ１４又は１５から出射され凹面反射体２３により反
射された反射光はモニタ用受光素子９に絞った状態で導
かれ、その光量をモニタ用受光素子９によりモニタする
ことによって半導体レーザ１４又は１５の出力を一定に
制御することが容易に可能になる。また、凹面反射体２
３のような構成を取ることによって、複数の半導体レー
ザ１４，１５を搭載した場合であっても、その波長の違
いによる反射方向の変化がなく、波長依存性がない構成
によって、半導体レーザ１４又は１５の光出力の安定化
を容易に実現できる。また、モニタ用受光素子９の配置
も、半導体レーザ１４，１５を実装する実装基板面１２
に配置することが可能になるため、半導体レーザユニッ
ト１３の小型化や部品の共通化による低コスト化等が同
時に達成することも可能になる。また、凹面反射体２３
を偏光分離素子２２中に形成しているため、偏光分離素
子２２の外形形状が平坦形状でよいため、偏光分離素子
２２の取扱いが容易になる。さらには、凹面反射体２３
を偏光分離素子２２中に配置することによって、回折格
子８を作製する面と凹面反射体２３を作製する面を同一
面とすることができ、これらの作製工程を共通化でき、
偏光分離素子２２の作製が容易になる。

【００５２】本発明の第四の実施の形態を図４に基づい
て説明する。本実施の形態の偏光分離素子２４も、ガラ
ス基板３、回折格子８を含む複屈折材料層４、オーバー
コート兼接着層５、１／４波長板６、カバーガラス７に
よる基本的な積層構造は偏光分離素子１の場合と同様で
あるが、本実施の形態では、当該偏光分離素子２４の複
数面、例えば、レーザ光出射面であるカバーガラス７表
面とレーザ光入射面であるガラス基板３表面とに各々加
工部２５，２６を形成し、その組合せによりモニタ光生
成部を構成したものである。加工部２５はカバーガラス
７表面に平面的な反射面として形成され、加工部２６は
加工部２５による反射光路上に位置させてガラス基板３
表面側にモニタ用受光素子９に対して凸面形状をなし集
光作用を示すように曲率を持たせた凸面体として形成さ
れている。これらの加工部２５，２６の形成位置は、何
れも、半導体レーザから当該偏光分離素子２４に入射す
るレーザ光１１のうち、光記録媒体（図示せず）に対す
る記録／再生等に利用するための本来の範囲を示す有効
径内に属するレーザ光１１ｅを除く部分、即ち、有効径
の外側位置とされている。反射面による加工部２５は、
レーザ光に対する反射率を上げるようにアルミニウム等
の金属膜によるコーティングが施され、その他の面につ
いては、レーザ光に対して十分透過率が取れるように誘
電体によるコーティングが施されている。また、この凸
面体なる加工部２６の頂点部分は当該偏光分離素子２４
の外形面、ここではガラス基板３外面より低くてその外
部には突出しない寸法形状に形成されている。

【００５３】このような構成において、本実施の形態に
よる偏光分離素子２４の動作を、図４を参照して２つの
半導体レーザ１４，１５を有する半導体レーザユニット
１３を備える光ピックアップ装置２に用いた場合の例を
取って説明するが、基本的には前述の実施の形態の場合
と同様の動作であるので、省略し、モニタ光１９の部分
のみについて説明する。

【００５４】ここで、半導体レーザ１４又は１５が出射
するレーザ光のうちで有効に利用される光は、本実施の
形態では、θ＝２０°の広がりを持ったレーザ光に設定
してあり、それを越える領域の光は不要な光となるた
め、その有効径の外側に、モニタ光生成部としての加工
部２５，２６が設けられている。このうち、加工部２６
の凸面体としては、具体的には、焦点距離１．５ｍｍ程
度の凸面レンズ構造を採用している。

【００５５】この偏光分離素子２４によって、半導体レ
ーザ１４又は１５から出射され加工部２５（反射面）に
より反射された反射光は加工部２６（凸面体）によりモ
ニタ用受光素子９に絞った状態で導かれ、その光量をモ
ニタ用受光素子９によりモニタすることによって半導体
レーザ１４又は１５の出力を一定に制御することが容易
に可能になる。また、加工部２５，２６のような反射、
屈折を利用する構成を取ることによって、複数の半導体
レーザ１４，１５を搭載した場合であっても、その波長
の違いによる反射方向の変化がなく、波長依存性がない
構成によって、半導体レーザ１４又は１５の光出力の安
定化を容易に実現できる。また、モニタ用受光素子９の
配置も、半導体レーザ１４，１５を実装する実装基板面
１２に配置することが可能になるため、半導体レーザユ
ニット１３の小型化や部品の共通化による低コスト化等
が同時に達成することも可能になる。さらには、複数の
加工部２５，２６の組合せで光をモニタ用受光素子９に
導くように構成・配置することによって、偏光分離素子
２４の設計の自由度や、半導体レーザユニット１３の設
計やレイアウトの自由度を上げることができる。また、
より多くの光をモニタすることも可能になるため、安定
化も容易になる。また、凸レンズ形状の加工部２６に関
してその頂点をガラス基板３面より低くすることによっ
て出っ張りがなく、この加工部２６がハンドリングや当
該偏光分離素子２４の作製中に破壊されることが防止さ
れ、これによって、当該偏光分離素子２４素子の作製・
取扱いが容易になる。

【００５６】なお、本発明を実現する上では、これらの
実施の形態に示したような構成、形状に限られず、例え
ば、レンズ機能を果たすモニタ光生成部の焦点距離等は
ユニットのレイアウトや構成によっても自由に構成可能
である。また、偏光分離素子に使用される材料も上述の
構成例に限定されるものではない。

【００５７】さらに、上述した各実施の形態では、波長
の異なる２つの半導体レーザ１４，１５を搭載する半導
体レーザユニット１３の構成において、光記録媒体側か
らの反射光を回折格子８による回折を通して受光する本
来の受光素子を受光素子１６，１７として波長毎に設け
た構成例で説明したが、例えば特開平１０−４９９０４
号公報や特開平１０−２４１１８９号公報等に示される
例や、同一位置に導く反射経路を工夫した構造等によ
り、１つの受光素子で共用するようにした構成の場合に
も同様に適用できる。

【００５８】また、偏光面変換素子として機能する１／
４波長板６は、偏光分離素子とは別体で備える構成であ
ってもよい。

【００５９】また、特に図示しないが、単一の半導体レ
ーザのみを搭載する半導体レーザユニットの場合にも同
様に適用できるのはもちろんである。

【００６０】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、レーザ光
の偏光面によって透過率や回折効率の異なる光学特性を
示す偏光分離素子であって、レーザ光源から入射するレ
ーザ光をモニタ用受光素子へ向けて集光状態で反射又は
屈折させるモニタ光生成部を前記レーザ光の有効径より
も外側位置に備えることで、レーザ光源から入射するレ
ーザ光の一部をモニタ光生成部によりモニタ用受光素子
へ向けて反射又は屈折させてモニタさせるようにしたの
で、レーザ光の波長に依存することなくモニタ用受光素
子で受光して、レーザ光源の出力安定化に寄与すること
ができ、この際、モニタ用受光素子へ向けて集光状態で
反射又は屈折させるので、モニタ用受光素子は小面積で
あっても効率よくモニタ光を受光させることができ、こ
の偏光分離素子が実装される半導体レーザユニット等の
小型化に寄与することができ、また、モニタ光生成部は
光記録媒体等に向かう本来のレーザ光の有効径よりも外
側位置に有するので、本来のレーザ光の光量低下等の弊
害を伴うことなく、有効径外の破棄される光利用して確
実にモニタすることができる。

【００６１】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、レーザ光入射面にモニタ光生
成部を備えるので、レーザ光源とモニタ用受光素子との
間隔を小さくすることができ、モニタ光の受光効率を向
上させることができる。

【００６２】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、レーザ光出射面にモニタ光生
成部を備えるので、レーザ光源とモニタ用受光素子との
間隔を大きくすることができ、そのレイアウトの自由度
を高くすることができる。

【００６３】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、例えば回折格子部分なる中間
層の作製時にモニタ光生成部を作製することでその作製
工程を共通化でき、素子の作製を容易化することができ
る。

【００６４】請求項５記載の発明によれば、請求項１な
いし４の何れか一記載の偏光分離素子において、モニタ
光生成部をモニタ用受光素子に対して凹面形状の反射面
とすることで、簡単にモニタ用受光素子に対する集光作
用を得ることができる。

【００６５】請求項６記載の発明によれば、請求項３記
載の偏光分離素子において、レーザ光出射面側に凹面形
状の反射面を形成する上で、その頂点が当該素子の外形
面より低い反射面とすることで、当該素子外面において
反射面が出っ張ることがなく、よって、ハンドリングや
素子作製中に破壊されるような不具合がなく、結果とし
て、素子の作製、取扱いを容易にすることができる。

【００６６】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、当該素子の複数面を利用して
モニタ光生成部を作製するようにしたので、当該素子自
体の設計の自由度を向上させたり、光ピックアップ装置
等に搭載する上でそのレイアウトの自由度を向上させる
ことができる。

【００６７】請求項８記載の発明によれば、請求項７記
載の発明を実現する上で、例えば、平面的な反射面と凸
レンズ的な凸面形状の加工部との組合せにより、モニタ
用受光素子に対するモニタ光の集光作用を確保すること
ができる。

【００６８】請求項９記載の発明によれば、請求項８記
載の偏光分離素子において、レーザ光入射面側に凸面形
状の加工部を形成する上で、その頂点が当該素子の外形
面より低くすることで、当該素子外面において加工部が
出っ張ることがなく、よって、ハンドリングや素子作製
中に破壊されるような不具合がなく、結果として、素子
の作製、取扱いを容易にすることができる。

【００６９】請求項１０記載の発明の半導体レーザユニ
ットによれば、請求項１ないし９の何れか一記載の偏光
分離素子を用いて半導体レーザユニットを構成している
ので、半導体レーザの出力安定化を図りつつ、半導体レ
ーザユニットの小型化を図ることができる。

【００７０】請求項１１記載の発明の半導体レーザユニ
ットによれば、請求項１ないし９の何れか一記載の偏光
分離素子を用いて半導体レーザユニットを構成している
ので、半導体レーザの出力安定化を図りつつ、半導体レ
ーザユニットの小型化を図ることができ、特に、波長の
異なるレーザ光を選択的に出射する２つの半導体レーザ
を偏光分離素子を共用する形で実装する上で、異なる波
長の影響を受けることなく各々のレーザ光の出力安定化
を図れる半導体レーザユニットを提供することができ
る。

【００７１】請求項１２記載の発明の光ピックアップ装
置によれば、請求項１０又は１１記載の半導体レーザユ
ニットを用いて光ピックアップ装置を構成しているの
で、レーザ光の出力が安定しており、かつ、そのモニタ
のために光記録媒体に対するレーザ光の光量が低下する
こともないため、安定した記録又は再生動作を行わせる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の偏光分離素子を備
える光ピックアップ装置の構成例を示す断面図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の偏光分離素子を備
える光ピックアップ装置の構成例を示す断面図である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の偏光分離素子を備
える光ピックアップ装置の構成例を示す断面図である。

【図４】本発明の第四の実施の形態の偏光分離素子を備
える光ピックアップ装置の構成例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 偏光分離素子 ２ 光ピックアップ装置 ３ レーザ光入射面 ４ 中間層 ６ 偏光面変換素子 ７ レーザ光出射面 ９ モニタ用受光素子 １０ モニタ光生成部 １２ 実装基板 １３ 半導体レーザユニット １４，１５ 半導体レーザ １６，１７ 受光素子 １８ 対物レンズ ２０ 偏光分離素子 ２１ モニタ光生成部 ２２ 偏光分離素子 ２３ モニタ光生成部 ２４ 偏光分離素子 ２５，２６ モニタ光生成部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/40 Ｈ０１Ｓ 5/40

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光の偏光面によって透過率や回折
   効率の異なる光学特性を示す偏光分離素子であって、レ
   ーザ光源から入射するレーザ光をモニタ用受光素子へ向
   けて集光状態で反射又は屈折させるモニタ光生成部を前
   記レーザ光の有効径よりも外側位置に備える偏光分離素
   子。
2. 【請求項２】 前記モニタ光生成部をレーザ光入射面に
   備える請求項１記載の偏光分離素子。
3. 【請求項３】 前記モニタ光生成部をレーザ光出射面に
   備える請求項１記載の偏光分離素子。
4. 【請求項４】 前記モニタ光生成部を中間層部分に備え
   る請求項１記載の偏光分離素子。
5. 【請求項５】 前記モニタ光生成部は、前記モニタ用受
   光素子に対して凹面形状の反射面として形成されている
   請求項１ないし４の何れか一記載の偏光分離素子。
6. 【請求項６】 前記モニタ光生成部は、前記モニタ用受
   光素子に対して凹面形状でその頂点が当該素子の外形面
   より低い反射面として形成されている請求項３記載の偏
   光分離素子。
7. 【請求項７】 前記モニタ光生成部は、当該素子の複数
   面に形成された複数の加工部の組合せよりなる請求項１
   記載の偏光分離素子。
8. 【請求項８】 前記モニタ光生成部は、前記レーザ光出
   射面側に形成された反射面なる加工部と、前記反射面に
   よる反射光路上で前記レーザ光入射面側に形成されて前
   記モニタ用受光素子に対して凸面形状の加工部との組合
   せよりなる請求項７記載の偏光分離素子。
9. 【請求項９】 前記凸面形状の加工部は、凸面形状の頂
   点が当該素子の外形面より低く形成されている請求項８
   記載の偏光分離素子。
10. 【請求項１０】 実装基板上に実装されてレーザ光を出
    射する半導体レーザと、 この半導体レーザからのレーザ光が入射される請求項１
    ないし９の何れか一記載の偏光分離素子と、 前記実装基板上で前記偏光分離素子からの回折光が照射
    される位置に実装された受光素子と、 前記実装基板上で前記偏光分離素子のモニタ光生成部に
    より反射又は屈折されたモニタ光が照射される位置に実
    装されたモニタ用受光素子と、を備える半導体レーザユ
    ニット。
11. 【請求項１１】 実装基板上に実装されて各々波長の異
    なるレーザ光を選択的に出射する２つの半導体レーザ
    と、 これらの半導体レーザからのレーザ光が同一位置に入射
    される請求項１ないし９の何れか一記載の偏光分離素子
    と、 前記実装基板上で前記偏光分離素子からの回折光が照射
    される位置に実装された受光素子と、 前記実装基板上で前記偏光分離素子のモニタ光生成部に
    より反射又は屈折されたモニタ光が照射される位置に実
    装されたモニタ用受光素子と、を備える半導体レーザユ
    ニット。
12. 【請求項１２】 請求項１０又は１１記載の半導体レー
    ザユニットと、 この半導体レーザユニットから出射されたレーザ光を光
    記録媒体に照射する対物レンズと、 前記半導体レーザユニット中の偏光分離素子と前記光記
    録媒体との間の光路上で前記レーザ光の偏光面を変換さ
    せる偏光面変換素子と、を備える光ピックアップ装置。