JP2006190736A - 半導体レーザ用キャップおよびそれを用いた半導体レーザ装置、光ピックアップ装置、光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取り扱いが容易で大出力化と薄型化に対応できる半導体レーザ装置とすることができる半導体レーザ用キャップを提供することを目的とする。
【解決手段】スリット１ｂを設けた側面部１ａを有する筒状部材を有し、前記スリット１ｂは前記側面部１ａの上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリット１ｂの周方向の幅は前記スリット１ｂの面に対し平行に投影された前記側面部１ａの周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部をバイメタルで構成され、内周側は外周側よりも熱膨張率が大きい金属であるか、または前記筒状部材は一部あるいは全部を形状記憶合金で構成される半導体レーザ用キャップ１とした。
【選択図】図１

Description

本発明は薄型にできる半導体レーザ用キャップに関するもので、パーソナルコンピュータ、特にその中でも薄型への要望が強いノートブック型コンピュータに好適に搭載される光ディスク装置用、光ピックアップ装置用に用いられる半導体レーザ装置に使用されるものである。

従来のステムタイプの半導体レーザ装置は図１２に示されるような構成になっている。図１２（ａ）は従来の半導体レーザ装置の上面図、（ｂ）は従来の半導体レーザ装置の側面断面図である。

レーザ素子１０１はレーザダイオードであり、所定の電流を供給されることで所定の波長のレーザ光を出射する。レーザ素子１０１はサブマウント１０２に半田付け等で固着される。サブマウント１０２は窒化アルミニウム等の絶縁材料のレーザ素子１０１を固着する面とその反対側の面の表面に金等の膜を形成したものである。サブマウント１０２はレーザ素子１０１を固着した面と反対側の面でブロック１０３と固着される。ブロック１０３は熱伝導の良好な銅等のブロックである。ブロック１０３はロウ付け等でステム１０７のステムベース１０４に固着される。レーザ素子１０１で発生した熱はサブマウント１０２、ブロック１０３を経由してステムベース１０４から外の空間に放出される。このような熱伝導の動作の中でブロック１０３はヒートシンクとしての役割を持つ。

ステム１０７は絶縁体１０６を介してリード１０５をステムベース１０４に固着し、リード１０５ａをステムベース１０４と電気的な接続を保ちながらステムベース１０４に固着したものである。ステムベース１０４およびリード１０５、１０５ａはそれぞれ表面には金膜が形成されている。レーザ素子１０１は金線を介してリード１０５、１０５ａと接続される。ステムベース１０４は略円盤状であり、その中心軸上にレーザ素子１０１の発光点が置かれる。

半導体レーザ用キャップ１０８は金属でできたキャンであり、頂部の中心部にはレーザ光が通過する窓部１０９（貫通孔）が設けられており、その窓部にガラス等の透明板が低融点ガラス等の接着剤で貼着されている。半導体レーザ用キャップ１０８は外周部に備えるフランジ１０８ａでステム１０７に溶接等により設けられる。溶接の際半導体レーザ用キャップ１０８がブロック１０３を押して、変形したり破壊したりレーザ素子１０１の位置ずれや角度ずれを起こさないように、半導体レーザ用キャップ１０８はブロック１０３には触れないようにして溶接される（（特許文献１）参照。）。
特開２００４−３１９００号公報

近年、ＤＶＤへの記録ができる光ディスク装置に対応して大出力の半導体レーザ装置が求められている。大出力の半導体レーザ装置はレーザ素子の発熱量も大きいため、温度が上昇して補償温度に達しないようレーザ素子で発生する熱を効率よく逃がす必要がある。そのためヒートシンクとしてのブロックの大きさを確保することが求められる。

一方、光ディスク装置は薄型化も求められている。光ディスク装置を薄くするためには半導体レーザ装置の厚さを薄くすることが必要であり、そのためには半導体レーザ用キャップの直径を小さくするか、少なくとも半導体レーザ装置の厚さ方向の寸法を小さくすることが求められる。ところが、半導体レーザ用キャップには溶接のためのフランジが外周部に設けられており、さらにブロックとの隙間を確保するように寸法に余裕を持たせているため、半導体レーザ用キャップの寸法を小さくするには制限がある。また、半導体レーザ装置の厚さ方向の半導体レーザ用キャップの寸法を小さくすることはブロックを薄くして小さくすることでもあり、前記のレーザ素子の熱対策のため半導体レーザ用キャップの寸法を小さくすることには限度があった。

半導体レーザ用キャップを設けなければ半導体レーザ装置の厚さは薄くすることができる。しかしレーザ素子や金線が剥き出し状態になり、取り扱いや光ピックアップ装置の製造に困難さを伴うようになる。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、半導体レーザ装置の取り扱いを容易にし大出力化と薄型化に対応できる半導体レーザ用キャップを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の半導体レーザ用キャップはスリットを設けた側面部を有する筒状部材を有し、前記スリットは前記側面部の上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリットの周方向の幅は前記スリットの面に対し平行に投影された前記側面部の周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部をバイメタルで構成され、内周側は外周側よりも熱膨張率が大きい金属であること、または前記筒状部材は一部あるいは全部を形状記憶合金で構成されることとした。そして半導体レーザ用キャップはブロックに装着されることとした。

すなわち、ブロックに装着されるようにして溶接のためのフランジおよび半導体レーザ用キャップとブロックの隙間をなくしたため、ブロックの大きさを小さくすることなく半導体レーザ装置の厚さを薄くすることができる。

本発明の半導体レーザ用キャップは半導体レーザ装置の取り扱いが容易であり、ブロックの大きさを小さくすることなく、半導体レーザ装置の厚さを薄くすることができるために大出力化と薄型化に対応することができる。

本発明の第１の発明は、スリットを設けた側面部を有する筒状部材を有し、前記スリットは前記側面部の上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリットの周方向の幅は前記スリットの面に対し平行に投影された前記側面部の周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部をバイメタルで構成され、内周側は外周側よりも熱膨張率が大きい金属である半導体レーザ用キャップである。そのため半導体レーザ用キャップはブロックにしっかりと装着されるとともに半導体レーザ装置の取り扱いが容易でその大出力化と薄型化に対応することができる。

第２の発明は、スリットを設けた側面部を有する筒状部材を有し、前記スリットは前記側面部の上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリットの周方向の幅は前記スリットの面に対し平行に投影された前記側面部の周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部を形状記憶合金で構成される半導体レーザ用キャップである。そのため半導体レーザ用キャップはブロックにしっかりと装着されるとともに半導体レーザ装置の取り扱いが容易でその大出力化と薄型化に対応することができる。

第３の発明は、第１の発明または第２の発明においてにおいて上下対称または上下回転対称に構成された半導体レーザ用キャップである。上下対称または上下回転対称であるため半導体レーザ用キャップの上下を半導体レーザ装置を製造する時に間違えることがない。

第４の発明は、第１の発明または第２の発明においてにおいて前記側面部の下端部の一部を切り欠いた半導体レーザ用キャップである。ブロックをステムにロウ付けされる際はみ出すロウ材等を切り欠いて半導体レーザ用キャップが触れないようにし、切り欠いた残りの部分をステムに接するように装着することで半導体レーザ用キャップの高さ方向の位置決めをすることができる。

第５の発明は、第１の発明または第２の発明においてにおいて前記スリットの周方向の幅は０またはマイナスである半導体レーザ用キャップである。すなわち、スリットの周方向の幅が０というのは筒状部材の側面部の上端部から下端部まで貫いて単に切断幅が０で切断されている形状のものである。またスリットの周方向の幅がマイナスというのは筒状部材の側面部の上端面から下端面まで貫いて切断され側面部を重ね合わせた形状のものである。半導体レーザ装置の取り扱いが容易でその大出力化と薄型化に対応することができる。

第６の発明は、レーザ素子と前記レーザ素子が設けられたブロックと前記ブロックが設けられたステムとを備えた半導体レーザ光源と、前記ブロックに装着された第１の発明または第２の発明の半導体レーザ用キャップとを備えた半導体レーザ装置である。そのため取り扱いが容易で大出力化と薄型化に対応することができる。

第７の発明は、第６の発明において前記半導体レーザ用キャップは前記スリットの周方向の幅がわずかに広げられて前記ブロックに装着された半導体レーザ装置である。そのため半導体レーザ用キャップはブロックに外側から力を加えて確実に装着される。

第８の発明は、第６の発明において切り欠いた前記側面部の下端部の一部は前記ブロックの近傍である半導体レーザ装置である。ブロックをステムにロウ付けされる際はみ出すロウ材等を切り欠いて半導体レーザ用キャップが触れないため、半導体レーザ用キャップをブロックに確実に装着することができる。

第９の発明は、第６の発明において前記側面部と前記ブロックに囲まれた空間を有し、前記レーザ素子はその空間内に設置された半導体レーザ装置である。レーザ素子はブロックとブロックに装着された半導体レーザ用キャップに囲まれた空間内にあるため、レーザ素子が確実に保護されるとともに、半導体レーザ装置の取り扱いが容易である。

第１０の発明は、第９の発明において前記空間は前記側面部側を広げて設けられた半導体レーザ装置である。従来の半導体レーザ光源をそのまま使うことができる。

第１１の発明は、第９の発明において前記空間は前記ブロックを凹ませて設けられた半導体レーザ装置である。レーザ素子が半導体レーザ用キャップより肉厚が厚いブロックにより多く囲まれるため、レーザ素子をより強固に保護することができる。

第１２の発明は、第７の発明の半導体レーザ用キャップの内周側の側面部が第７の発明の半導体レーザ光源のブロックの外縁部と接触し、その接触点の少なくとも３点で前記側面部が前記ブロックの内部の方向に力を加えて装着する半導体レーザ用キャップの装着方法である。半導体レーザ用キャップがブロックの内部の方向に力を加えるので半導体レーザ用キャップはブロックに確実に装着され保持される。

第１３の発明は、第７の発明の半導体レーザ用キャップのスリットの周方向の幅を広げる方向にエネルギーを加えてスリットの周方向の幅を広げる第１ステップと、前記半導体レーザ用キャップを前記ブロックに被せる第２ステップと、前記エネルギーを取り除くとともに前記スリットの周方向の幅をわずかに広げた状態を保持する第３ステップとを備えた半導体レーザ用キャップの装着方法である。エネルギーを加えて半導体レーザ用キャップを広げてエネルギーを取り除いて元の寸法に戻る力を利用して半導体レーザ用キャップをブロックに装着する。そのため、再び新たにエネルギーを加えない限り半導体レーザ用キャップはブロックに確実に装着、保持される。

第１４の発明は、第６の発明の半導体レーザ装置と、受光部と、前記半導体レーザ装置より出射された光を光ディスクに入射させ光ディスクで反射された光を前記受光部へ導く光学系を備えた光ピックアップ装置である。そのため、大出力の半導体レーザ装置を備えた厚さが薄い光ピックアップ装置とすることができる。

第１５の発明は、第１４の発明の光ピックアップ装置と、光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段に対して前記光ピックアップ装置を近づけたり離したりする移動手段を備えた光ディスク装置である。そのため大出力の半導体レーザ装置を備えた厚さが薄い光ディスク装置とすることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。図１（ａ）、図２（ａ）、図３（ａ）は本実施の形態１における半導体レーザ用キャップの形状を示す斜視図である。図１（ｂ）〜（ｉ）は図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図である。図２（ｂ）〜（ｅ）は図２（ａ）の矢印Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの正面模式図である。図３（ｂ）〜（ｄ）は図３（ａ）の矢印Ａ、Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図および正面模式図である。

まず、半導体レーザ用キャップ１の形状のバリエーションについて説明する。半導体レーザ用キャップ１はスリット１ｂを設けた側面部１ａを有する筒状部材を有し、スリット１ｂは側面部１ａの上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、スリット１ｂの周方向の幅はスリット１ｂの面に対し平行に投影された側面部１ａの周方向の幅より狭くしている。半導体レーザ用キャップ１の筒状部材の形状は図１（ｂ）に示すような角が角張ったもの、図１（ｃ）に示すような角が丸められたもの、図１（ｄ）に示すような全体が曲線を描くものの何れの形状でも良い。また、四角形として示しているが、それに限らず三角形、五角形、六角形等でも構わない。

スリット１ｂの周方向の幅は図１（ｅ）に示すように広くても、図１（ｆ）に示すようにほとんど０でも良い。さらには図１（ｇ）に示すように側面部１ａが重ね合った形状でも良い。しかしスリット１ｂの面に対し平行に投影された側面部１ａの周方向の幅より狭い。これは後述するように半導体レーザ用キャップ１をブロック４に装着する際に確実に装着されるようにするためである。また、スリット１ｂの位置は図１（ｈ）に示すように半導体レーザ用キャップ１の横部にきても良い。

また、半導体レーザ用キャップ１は図１（ｉ）に示すように半導体レーザ用キャップ１の全幅部分に段差を設けた形状にしても良い。その場合、後述するようにブロック４を幅の広い方の箇所で挟む。

また、スリット１ｂの形状は半導体レーザ用キャップ１の上端面から下端面まで貫いて設けてあれば図２（ｂ）に示すようにに垂直であっても、図２（ｃ）に示すように斜めになっても、また、図２（ｄ）に示すように上端部や下端部と中央部とで幅を変えても構わない。

また、図２（ｅ）に示すよう側面部１ａの下端部の一部を切り欠いた形状にしても良い。これは後述するようにステム８とブロック４はロウ付けされており、はみだしたロウ材を切り欠くことで半導体レーザ用キャップがロウ材に触れないようにすることができるためである。そのため半導体レーザ用キャップ１はブロック４に対し、確実に装着されるとともに、切り欠いた残りの部分をステム８に接するように装着することで半導体レーザ用キャップの高さ方向の位置決めができる。逆に切り欠きを設けない場合、半導体レーザ用キャップ１はロウ材に乗り上げる可能性があるが、半導体レーザ用キャップ１の形状は簡略になるので半導体レーザ用キャップ１の製造コストを低く抑えることができる。

また、図２（ａ）〜（ｅ）に示すように半導体レーザ用キャップ１は上下対称または上下回転対称に構成することが望ましい。これは半導体レーザ用キャップ１の上下がなくなるために半導体レーザ装置を製造する時に上下を間違えることがなくなるためである。しかし前記切り欠きを底部にだけ設けたりして上下対称または上下回転対称でない場合、半導体レーザ装置を製造する際に半導体レーザ用キャップ１の上下を間違える恐れがあるが、半導体レーザ用キャップ１の製造コストを低く抑えることができる。

半導体レーザ用キャップ１の形状は図３（ｂ）に示すように側面部１ａの上端部の一部を折り曲げてひれ部１ｃを側面部１ａに対し垂直に形成したものとしても構わない。また、図３（ｃ）に示すように側面部１ａが基部１ｄおよび腕部１ｅの別個の部品で構成されたものでも構わないし、図３（ｄ）に示すようにスリット１ｂの周方向の幅がプラスの部分とマイナスの部分を組み合わせても良い。

次に半導体レーザ用キャップ１の作製方法について説明する。半導体レーザ用キャップ１はその一部あるいは全部を、インバー−黄銅のようなバイメタルで作製される。またはニッケル−チタニウム、銅−アルミニウム−ニッケル合金のような形状記憶合金で作製される。なお、リン青銅、ベリリウム銅、ＳＵＳ、チタン等のような弾性を有する材料で作製しても良い。また、アルミニウム、鉄、銅等の金属またはこれらをベースにした合金ででも作製される。また、樹脂材料に金属の膜を成膜しても良い。成膜の方法には電解めっき、無電解めっき、真空蒸着、スパッタリング法等の各種の方法を用いることができる。さらに図３（ｃ）に示すように側面部１ａが基部１ｄおよび腕部１ｅの別個の部品で構成することもできる。この際、例えば基部１ｄを金属材料、腕部１ｅを金属を成膜した樹脂とすることができる。

筒状部材は例えばプレス等の方法で板材を筒状に形づくられる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。

図４（ａ）は実施の形態１の半導体レーザ用キャップを用いた半導体レーザ装置の上面図、図４（ｂ）はその正面図である。半導体レーザ用キャップ１の材料はインバー−黄銅のバイメタルとし、側面部１ａの内周側を黄銅、外周側をインバーとした。半導体レーザ用キャップ１は上面形状を図１（ｉ）、正面形状を図２（ｅ）のものとした。装着した際にブロック４の近傍となる半導体レーザ用キャップ１の側面部１ａの下端部は切り欠いてある。また、上下対称となるように上端部も同じ形状に切り欠いてある。半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂを広げる方向の幅の寸法は組み合わされるブロック４の幅方向の寸法より少し小さくする。

まず半導体レーザ光源１１ａの構成について説明する。半導体レーザ光源１１ａに半導体レーザ用キャップ１を装着して第１の半導体レーザ装置１１が構成される。レーザ素子２はレーザダイオードであり、所定の電流を供給されることで所定の波長のレーザ光を出射する。本実施の形態２ではレーザ素子２は６６０ｎｍの波長のレーザ光を出射するＤＶＤ用とするが、７８０ｎｍのレーザ光を出射するＣＤ用としても良いし、また６６０ｎｍと７８０ｎｍの両方の波長のレーザ光を出射するいわゆる２波長半導体レーザ素子としても良い。さらにはいわゆるブルーレイやＨＤＤＶＤ用のレーザ素子としても良い。また、レーザ素子２は光ディスクに記録できる大出力のレーザ素子であるが、記録をすることはできない小出力レーザ素子としても良い。

サブマウント３は窒化アルミニウム、炭化珪素等の絶縁性を有し、熱伝導性が良い材料で作製される。サブマウント３は略直方体であり、レーザ素子２を固着する面とブロック４に固着される面には金等の膜が形成される。

ブロック４は銅や銅合金等の熱伝導性が良い材料で作製され、表面には金等の膜が形成される。レーザ素子２で発生した熱はサブマウント３、ブロック４を経由してステムベース５から外の空間に放出される。このような熱伝導の動作の中でブロック４は十分なヒートシンクの役割を持たせるために厚くなっている。

ステムベース５は略小判状である鉄系の金属材料で作製され、表面は金等の膜が形成される。円盤状の形状の弦を切断する形で小判状とすることで第１の半導体レーザ装置１１の厚さを薄くした。ステムベース５の表面にはリード６を設けるための孔が２個開けられている。

リード６、６ａは鉄系の金属材料の表面に金等の膜を形成した電極細棒である。絶縁体７は軟質ガラス等の絶縁性を有し、ステムベース５とリード６を固着できる材料で構成される。ステムベース５にリード６、６ａを設けたものをステム８という。

金線９は半導体レーザのワイヤボンド用の金線である。

次に半導体レーザ光源１１ａの作製方法の一例について説明する。まずレーザ素子２をサブマウント３に半田で固着する。半田付けのための半田には金スズ等がある。次にサブマウント３をブロック４に半田で固着する。半田付けのための半田には金スズより融点が低いスズ銀等がある。次にブロック４をロウ付けでステム８に固着する。

一方、ステム８を以下の方法で作製する。リード６をステムベース５の孔に通し、さらに孔の位置にリング状の軟質ガラスを置き、加熱溶融後冷却してリード６をステムベース５から絶縁した状態で固着する。また、リード６ａは溶接等によりステムベース５に固着される。

ブロック４をロウ付けでステム８に固着した後、例えばレーザ素子２とブロック４およびサブマウント３とリード６の一方を金線９を用いてワイヤボンドで接続する。

次に半導体レーザ用キャップ１の装着方法を説明する。半導体レーザ用キャップ１をブロック４に装着する際、半導体レーザ用キャップ１を２００℃程度に加熱する。半導体レーザ用キャップ１はバイメタルの働きにより、内周側の黄銅の方がより膨張し、半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂが広がる。その状態でブロック４に装着し、加熱を終了する。半導体レーザ用キャップ１の温度が下がり、半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂを広げる方向の幅の寸法が組み合わされるブロック４の幅方向の寸法より少し小さくしてあるため、半導体レーザ用キャップ１はスリット１ｂの周方向の幅をわずかに広げた状態で保持される。半導体レーザ用キャップ１はでブロック４に装着、保持される。半導体レーザ用キャップ１はブロック４との少なくとも３点の接触点においてブロック４の内部の方向に力を加え、それがバランスされていれば、ブロック４に装着、保持される。本実施の形態２において半導体レーザ用キャップ１は４点でブロック４と接しており、そのバイメタルが本来の形状に収縮しようとする力でブロック４に装着、保持される。

半導体レーザ用キャップ１は半導体レーザ用キャップ１の全幅部分に段差を設け、ブロック４との間に空間部１０を設けている。その空間部１０の幅はその段差によりブロック４の幅よりも狭めた形にしているため、ブロック４に対して所定の位置に空間部１０を設けることができる。また、空間部１０は側面部１ａとブロック４との間に設けられており、その空間部１０にレーザ素子２、サブマウント３、リード６、金線９を収めている。

半導体レーザ用キャップ１は装着した際にブロック４の近傍となる側面部１ａの下端部を切り欠いてあるため、ステム８とブロック４をロウ付けしてはみだしたロウ材に接しないようにして装着することができる。また、切り欠いていない部分をステムベース５に接するまで下ろすことでステムベース５およびブロック４に対する高さ方向の位置決めもできる。また、半導体レーザ用キャップ１の側面部１ａは上下対称（上下回転対称でもある）となるように上端部も同じ形状に切り欠いてある。そのため半導体レーザ用キャップ１をブロック４に装着する際に半導体レーザ用キャップ１の上下を気にすることなく作業をすることができる。

本実施の形態２において、ステムベース５の側面は幅が１ｍｍ程度しかなく、そこをつかんで取り扱うことは困難が伴うが、半導体レーザ用キャップ１とブロック４でレーザ素子２の周囲を囲んでいるため半導体レーザ用キャップ１をつかんで容易に取り扱うことができる。また、半導体レーザ用キャップ１は弾性力でブロック４に装着されるため溶接のためのフランジ１０８ａおよび半導体レーザ用キャップ１とブロック４との間の隙間も不要である。そのためブロック４を薄くして小さくすることなく第１の半導体レーザ装置１１の厚さを図４（ａ）の線Ｃのように薄くすることができる。以上のように本実施の形態２の半導体レーザ装置は取り扱いが容易で大出力化と薄型化に対応できる。

さらに、光ピックアップ装置５４として組み立てた際、第１の半導体レーザ装置１１の周辺は第１の半導体レーザ装置１１等を光ピックアップ装置５４本体に接着するための接着剤やレーザ素子２から発生する熱を効率よく逃がすための放熱グリスが存在する。半導体レーザ用キャップ１がない状態ではそれらがレーザ素子２を汚染する可能性もあるが、半導体レーザ用キャップ１を設けることでその汚染を防ぐ効果もある。

（実施の形態３）
本実施の形態３では半導体レーザ用キャップ１の材料をニッケル−チタニウム合金の形状記憶合金とした。その際、作動設定温度を例えば５０℃に設定した。半導体レーザ用キャップ１の形状は実施の形態１と同じ上面形状を図１（ｉ）、正面形状を図２（ｅ）のもの、半導体レーザ光源１１ａは実施の形態２と同じであるためその説明を援用する。

半導体レーザ用キャップ１は完成後、ブロック４に装着する前にスリット１ｂを周方向に広げる。その状態でブロック４に装着した後、５０℃以上に加熱する。すると形状記憶効果により半導体レーザ用キャップ１はスリット１ｂを周方向に広げる前の形状に戻ろうとし、その力でブロック４に装着、保持される。

（実施の形態４）
本実施の形態４では半導体レーザ用キャップ１の材料を弾性体であるリン青銅とした。半導体レーザ用キャップ１の形状は実施の形態１と同じ上面形状を図１（ｉ）、正面形状を図２（ｅ）のもの、半導体レーザ光源１１ａは実施の形態２と同じであるためその説明を援用する。

半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂを周方向に弾性を利用して広げる。次に所定の向きにブロック４に被せ、ステムベース５に当たるまで下ろす。スリット１ｂを広げている力を解除する。半導体レーザ用キャップ１はその弾性力でブロック４に装着、保持される。

なお、本実施の形態２では半導体レーザ用キャップ１の材料は弾性体のリン青銅とした。しかし、それに限るものではなく、樹脂材料に金属の膜を成膜した材料でも構わない。その場合、金属材料で構成するよりも軽量にすることができる。

（実施の形態５）
本実施の形態５では半導体レーザ用キャップ１の材料を銅とした。半導体レーザ用キャップ１の形状は実施の形態１と同じ上面形状を図１（ｉ）、正面形状を図２（ｅ）のもので最初からブロック４に合う大きさとし、半導体レーザ光源１１ａは実施の形態２と同じであるためその説明を援用する。

半導体レーザ用キャップ１の装着、保持は接着剤を用いる。接着剤は紫外線照射硬化型、熱硬化型、嫌気型等のいずれでも良い。半導体レーザ用キャップ１を所定の位置に装着し、接着剤を塗布して硬化する。接着剤は半導体レーザ用キャップ１を装着する前に塗布しても良い。

図５は本実施の形態５の接着剤を使用して装着する場合のスリットの有無での装着状態の違いを示した図である。スリット１ｂがない場合、半導体レーザ用キャップ１は点線の位置になる。一方、スリット１ｂがある場合、スリット１ｂの周方向の幅を広げることができるためスリット１ｂがない場合よりも半導体レーザ用キャップ１の側面部１ａの１枚の厚さ分だけさらに第１の半導体レーザ装置１１の厚さを薄くすることができる。

（実施の形態６）
実施の形態６では半導体レーザ用キャップ１の形状は図３（ｂ）のひれ部１ｃを設けた形状を元とし、さらに図１（ｉ）の段差を設けた。材料はニッケル−チタニウム合金の形状記憶合金とした。半導体レーザ光源１１ａは実施の形態２と同じであるためその説明を援用する。

図６（ａ）は実施の形態６の半導体レーザ装置の上面図、図６（ｂ）はその正面図である。半導体レーザ用キャップ１の装着方法は次の通りとなる。まず、半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂを周方向に広げる。次に所定の向きにブロック４に被せ、ひれ部１ｃがブロック４の上面に当たるまで下ろした後、５０℃以上に加熱する。このようにひれ部１ｃをブロック４の上面に当てることで半導体レーザ用キャップ１のブロック４に対する高さ方向の位置決めをすることができる。

（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について図面を用いて説明する。図７は本実施の形態７の半導体レーザ装置の分解図、図８は本実施の形態７の半導体レーザ装置の構成図である。本実施の形態７ではブロック４の形状を底部の両側から腕部を伸ばしたＵ字形状とし、その内側にレーザ素子２、サブマウント３、リード６、金線９が設けられた半導体レーザ光源１１ａ（三菱電機株式会社、品番ＭＬ１０２２３−４４）を用いた。この半導体レーザ光源１１ａに、上面形状が図１（ｃ）、正面形状が図２（ｅ）である半導体レーザ用キャップ１を装着する構成である第１の半導体レーザ装置１１とした。ブロック４のＵ字形状の底部は十分なヒートシンクの役割を持たせるために厚くなっている。その他の構成は実施の形態２と同じであるためその説明を援用する。

次に半導体レーザ用キャップ１の装着方法を説明する。まず半導体レーザ用キャップ１を２００℃程度に加熱し、半導体レーザ用キャップ１のスリット１ｂを周方向に広げる。次に所定の向きにブロック４に被せ、ステムベース５に当たるまで下ろし、加熱を終了する。このように装着方法は実施の形態２と同じである。

実施の形態２においては半導体レーザ用キャップ１の側面１ａがレーザ素子２等を収める空間部１０の三方を囲んでいた。本実施の形態７では半導体レーザ用キャップ１は空間部１０の一方を囲むに過ぎないが、いずれにしても半導体レーザ用キャップ１の側面部１ａとブロック４でレーザ素子２の全周囲を囲んでいるため半導体レーザ用キャップ１をつかんで容易に取り扱うことができる。また、半導体レーザ用キャップ１は弾性力でブロック４に装着されるため溶接のためのフランジ１０８ａおよび半導体レーザ用キャップ１とブロック４との間の隙間も不要である。そのためブロック４を薄くして小さくすることなく第１の半導体レーザ装置１１の厚さを薄くすることができる。以上のように本実施の形態７の半導体レーザ装置もまた取り扱いが容易で大出力化と薄型化に対応できる。

本実施の形態７では半導体レーザ用キャップ１の材料はバイメタルとしたが、形状記憶合金を用いても同じ効果があり、また、上述の弾性体その他の材料を用いても良い。

（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について図面を用いて説明する。本実施の形態８は本発明の第６の発明の第１の半導体レーザ装置１１を備えた光ピックアップ装置５４である。図９は本実施の形態８の光ピックアップ装置の光学系の構成図である。図１０は図９の光学系を用いた本実施の形態８の光ピックアップ装置の外観を示す図である。

まず本実施の形態８の光ピックアップ装置５４の光学系の構成について説明する。本実施の形態８の光ピックアップ装置５４はＣＤとＤＶＤの両方で記録も再生もできる光ピックアップ装置である。ＣＤ用は波長λ２が７８０ｎｍで記録も再生もできる大出力の第２の半導体レーザ装置２０、ＤＶＤ用は波長λ１が６６０ｎｍで記録も再生もできる大出力の第１の半導体レーザ装置１１を用いる。本実施の形態８の光ピックアップ装置５４が備える本発明の第８の発明の半導体レーザ装置は第１の半導体レーザ装置１１とした。第１の半導体レーザ装置１１は姿勢、位置調整部材と組み合わせてレーザモジュール１１ｂとして用いられる。

反射ミラー１２は光学部材の鏡面部に全反射膜が形成されている。コリメートレンズ１３、１９は光学ガラスまたは光学プラスチックで作製され、発散光を平行光に、あるいはその逆に平行光を集束光に変換する。ビームスプリッタ１４は光学ガラスまたは光学プラスチックで作製されその内部の斜面には多層膜（図示せず）が形成されている。この多層膜は第１の半導体レーザ装置１１から出射された光の大半を透過させ、第２の半導体レーザ装置２０から出射された光の大半を反射させ、光ディスク１８で反射された光は全て全反射する。立ち上げプリズム１５には波長λ１の光と波長λ２の光のいずれをも高い反射率で反射する多層膜（図示せず）が形成されている。ホログラム素子１６は偏光ホログラム１６ａと１／４波長板１６ｂで構成される。偏光ホログラム１６ａは波長λ１の光にのみ作用するよう波長選択性のある材料で作製されている。１／４波長板１６ｂは波長λ１、λ２両方に作用するよう屈折率、厚みが設定されている。対物レンズ１７は光学ガラスまたは光学プラスチックで作製されており、光ディスク１８に集光させる。光ディスク１８はＣＤ系がＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ系がＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどであり、ＣＤ系もＤＶＤ系も再生専用の媒体を除いて全て記録も再生も可能なものである。

第２の半導体レーザ装置２０の光ディスク１８側には回折格子２１が設けられ、第２の半導体レーザ装置２０から出射された光を３ビームトラッキング法に用いられる３本のレーザ光ビームに分離する。回折格子２１の光ディスク１８側には集積光学素子２２が設けられている。集積光学素子２２は内部に複数の斜面を有している。斜面にはビームスプリッタ（図示せず）やホログラム（図示せず）が形成される。ビームスプリッタは第２の半導体レーザ装置２０から出射された波長λ２の光と光ディスク１８で反射された波長λ１の光と光ディスク１８で反射された波長λ２の光を分離する。ホログラムは分離された光ディスク１８で反射された波長λ２の光をさらに分離する。第１の受光部２３は光ディスク１８からの反射光を受光し、ＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号などを生成する電気信号を出力する。第２の受光部２４は第１の半導体レーザ装置１１から出射されビームスプリッタ１４で一部反射された光および第２の半導体レーザ装置２０から出射されビームスプリッタ１４で一部透過した光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する。出力された電気信号はレーザ光の出力の制御に使われる。

次に光路について説明する。第１の半導体レーザ装置１１から出射された波長λ１のレーザ光は反射ミラー１２によって反射されて進行方向を変え、コリメートレンズ１３によって発散光から平行光へ変換される。この平行光はビームスプリッタ１４を透過して立ち上げプリズム１５によって光ディスク１８に対し略垂直になるように進行方向を変えられる。立ち上げプリズム１５で進行方向を変えた光はホログラム素子１６を透過した後、対物レンズ１７によって集光されて、光ディスク１８に照射される。

光ディスク１８によって反射された光は対物レンズ１７、ホログラム素子１６、立ち上げプリズム１５を通過した後、ビームスプリッタ１４によって反射されコリメートレンズ１９によって集光されて、集積光学部材２２に入射する。この間ホログラム素子１６の偏光ホログラム１６ａは光ディスク１８で反射された光をＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等に対応する信号光成分に分離する。集積光学部材２２に入射した光は第２の半導体レーザ装置２０から出射され光ディスク１８で反射された光とは分離されて第１の受光部２３に入射する。

一方、第２の半導体レーザ装置２０から出射された波長λ２のレーザ光は集積光学部材２２を透過した後、コリメートレンズ１９によって平行光に変換され、ビームスプリッタ１４によって反射される。その後、立ち上げプリズム１５内部で反射されて光ディスク１８に対し略垂直になるように進行方向を変え、ホログラム素子１６を透過した後、対物レンズ１７によって集光されて光ディスク１８に照射される。

光ディスク１８で反射された光は対物レンズ１７、ホログラム素子１６、立ち上げプリズム１５を通過した後、ビームスプリッタ１４で反射され、コリメートレンズ１９によって集光されて集積光学部材２２に入射する。入射した光は第１の半導体レーザ装置１１から出射され光ディスク１８で反射された光と分離され、さらにＲＦ信号、トラッキングエラー信号、フォーカスエラー信号等に対応する光に分離されて第１の受光部２３に入射する。

上記のような本発明の第６の発明の第１の半導体レーザ装置１１と第１の受光部２３と第１の半導体レーザ装置１１より出射された光を光ディスク１８に入射させ光ディスク１８で反射された光を第１の受光部２３へ導く光学系を備えた光ピックアップ装置５４は図１０のように構成することができる。このように構成することで光ピックアップ装置５４は大出力の第１の半導体レーザ装置１１を備え、しかも厚さを薄くすることができる。

（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について図面を用いて説明する。本実施の形態９は本発明の第１４の発明の光ピックアップ装置５４を備えた光ディスク装置である。図１１は実施の形態９の光ディスク装置の斜視図を示すものである。図１１において筐体５１は上部筐体５１ａと下部筐体５１ｂを組み合わせて構成されている。トレイ５２は筐体５１に出没自在に設けられている。トレイ５２には光ディスク１８を回転させる回転駆動手段であるスピンドルモータ５３、実施の形態２に示す光ピックアップ装置５４が設けられている。光ピックアップ装置５４は実施の形態１または実施の形態２に示す半導体レーザ用キャップ１を備えた大出力の第１の半導体レーザ装置１１を備えており、光ディスク１８に情報を書き込むかあるいは情報を読み出す動作の少なくとも一方を行う。そのため、光ピックアップ装置５４は大出力であり、しかも厚さが薄くできている。またトレイ５２内にはスピンドルモータ５３に対して光ピックアップ装置５４を近づけたり離したりする移動手段であるフィード駆動系（図示せず）がある。ベゼル５５はトレイ５２の前端面に設けられて、トレイ５２が筐体５１内に収納された時にトレイ５２の出没口を塞ぐように構成されている。筐体５１内部やトレイ５２内部には図示していない回路基板があり、信号処理系のＩＣや電源回路などが搭載されている。図示していない外部コネクタ５６はコンピュータ等の電子機器に設けられた電源／信号ラインと接続される。そして、外部コネクタ５６を介して光ディスク装置内に電力を供給したり、あるいは外部からの電気信号を光ディスク装置内に導いたり、あるいは光ディスク装置で生成された電気信号を外部の電子機器などに送出する。

以上のように本発明の第１の発明または第２の発明の半導体レーザ用キャップ１を備えた第１の半導体レーザ装置１１を備えた光ピックアップ装置５４、すなわち第１４の発明の光ピックアップ装置５４を搭載した光ディスク装置は第１の半導体レーザ装置１１が大出力であり光ピックアップ装置５４の厚さが薄いので、大出力で厚さが薄い光ディスク装置とすることができる。

以上のように本発明の半導体レーザ用キャップはそれを用いた半導体レーザ装置の取り扱いを容易にするとともに大出力化と薄型化に対応させることができる。したがって本発明の半導体レーザ用キャップを用いた半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置および光ディスク装置は大出力で厚さを薄くできるのでパーソナルコンピュータの中でも特に薄型への要望が高いノートブック型パーソナルコンピュータ用に適用できる。

（ａ）本実施の形態１における半導体レーザ用キャップの形状を示す斜視図、（ｂ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｃ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｄ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｅ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｆ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｇ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｈ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図、（ｉ）図１（ａ）の矢印Ａの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図 （ａ）本実施の形態１における半導体レーザ用キャップの形状を示す斜視図、（ｂ）図２（ａ）の矢印Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの正面模式図、（ｃ）図２（ａ）の矢印Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの正面模式図、（ｄ）図２（ａ）の矢印Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの正面模式図、（ｅ）図２（ａ）の矢印Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの正面模式図 （ａ）本実施の形態１における半導体レーザ用キャップの形状を示す斜視図、（ｂ）図３（ａ）の矢印Ａ、Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図および正面模式図、（ｃ）図３（ａ）の矢印Ａ、Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図および正面模式図、（ｄ）図３（ａ）の矢印Ａ、Ｂの方向から見た本実施の形態１の半導体レーザ用キャップの上面模式図および正面模式図 （ａ）実施の形態１の半導体レーザ用キャップを用いた半導体レーザ装置の上面図、（ｂ）その正面図 本実施の形態５の接着剤を使用して装着する場合のスリットの有無での装着状態の違いを示した図 （ａ）実施の形態６の半導体レーザ装置の上面図、（ｂ）その正面図 本実施の形態７の半導体レーザ装置の分解図 本実施の形態７の半導体レーザ装置の構成図 本実施の形態８の光ピックアップ装置の光学系の構成図 図９の光学系を用いた本実施の形態８の光ピックアップ装置の外観を示す図 実施の形態９の光ディスク装置の斜視図 （ａ）従来の半導体レーザ装置の上面図、（ｂ）従来の半導体レーザ装置の側面断面図

符号の説明

１ 半導体レーザ用キャップ
１ａ 側面部
１ｂ スリット
１ｃ ひれ部
２ レーザ素子
３ サブマウント
４ ブロック
５ ステムベース
６、６ａ リード
７ 絶縁体
８ ステム
９ 金線
１０ 空間部
１１ 第１の半導体レーザ装置
１１ａ 半導体レーザ光源
１１ｂ レーザモジュール
１２ 反射ミラー
１３、１９ コリメートレンズ
１４ ビームスプリッタ
１５ 立ち上げプリズム
１６ ホログラム素子
１６ａ 偏光ホログラム
１６ｂ １／４波長板
１７ 対物レンズ
１８ 光ディスク
１９ コリメートレンズ
２０ 第２の半導体レーザ装置
２１ 回折格子
２２ 集積光学素子
２３ 第１の受光部
２４ 第２の受光部
５１ 筐体
５２ トレイ
５３ スピンドルモータ
５４ 光ピックアップ装置
５５ ベゼル
５６ 外部コネクタ

Claims (15)

1. スリットを設けた側面部を有する筒状部材を有し、前記スリットは前記側面部の上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリットの周方向の幅は前記スリットの面に対し平行に投影された前記側面部の周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部をバイメタルで構成され、内周側は外周側よりも熱膨張率が大きい金属である半導体レーザ用キャップ。
2. スリットを設けた側面部を有する筒状部材を有し、前記スリットは前記側面部の上端部から下端部まで貫いて設けられるとともに、前記スリットの周方向の幅は前記スリットの面に対し平行に投影された前記側面部の周方向の幅より狭くし、前記筒状部材は一部あるいは全部を形状記憶合金で構成される半導体レーザ用キャップ。
3. 上下対称または上下回転対称に構成された請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ用キャップ。
4. 前記側面部の下端部の一部を切り欠いた請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ用キャップ。
5. 前記スリットの周方向の幅は０またはマイナスである請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ用キャップ。
6. レーザ素子と前記レーザ素子が設けられたブロックと前記ブロックが設けられたステムとを備えた半導体レーザ光源と、前記ブロックに装着された請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ用キャップとを備えた半導体レーザ装置。
7. 前記半導体レーザ用キャップは前記スリットの周方向の幅がわずかに広げられて前記ブロックに装着された請求項６に記載の半導体レーザ装置。
8. 切り欠いた前記側面部の下端部の一部は前記ブロックの近傍である請求項６に記載の半導体レーザ装置。
9. 前記側面部と前記ブロックに囲まれた空間を有し、前記レーザ素子はその空間内に設置された請求項６に記載の半導体レーザ装置。
10. 前記空間は前記側面部側を広げて設けられた請求項９に記載の半導体レーザ装置。
11. 前記空間は前記ブロックを凹ませて設けられた請求項９に記載の半導体レーザ装置。
12. 請求項７に記載の半導体レーザ用キャップの内周側の側面部が請求項７に記載の半導体レーザ光源のブロックの外縁部と接触し、その接触点の少なくとも３点で前記側面部が前記ブロックの内部の方向に力を加えて装着する半導体レーザ用キャップの装着方法。
13. 請求項７に記載の半導体レーザ用キャップのスリットの周方向の幅を広げる方向にエネルギーを加えてスリットの周方向の幅を広げる第１ステップと、前記半導体レーザ用キャップを前記ブロックに被せる第２ステップと、前記エネルギーを取り除くとともに前記スリットの周方向の幅をわずかに広げた状態を保持する第３ステップとを備えた半導体レーザ用キャップの装着方法。
14. 請求項６に記載の半導体レーザ装置と、受光部と、前記半導体レーザ装置より出射された光を光ディスクに入射させ光ディスクで反射された光を前記受光部へ導く光学系を備えた光ピックアップ装置。
15. 請求項１４に記載の光ピックアップ装置と、光ディスクを回転させる回転駆動手段と、前記回転駆動手段に対して前記光ピックアップ装置を近づけたり離したりする移動手段を備えた光ディスク装置。

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