JP2011096332A - レーザ装置および光ピックアップ - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装時の生産性向上を図るとともに、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても小型化（薄型化）を実現することができるレーザ装置および光ピックアップを提供する。
【解決手段】ホログラムレーザ１０であって、ステム１３の一方の面に対し平行な方向に光を出射する半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１から出射される光を、ステム１３の一方の面に対し垂直かつ離れる方向に反射させる立ち上げミラー１７と、立ち上げミラー１７から反射される光を偏光方向に応じて透過させるとともに、光記録媒体から反射される光を偏光方向に応じて分離させる光学部品（プリズム１９およびホログラム素子１８）と、光学部品から分離される光を受光する受光素子１２と、キャップ１４とを備え、半導体レーザ１１から出射される光が光学部品を透過するように偏光方向を変換する１／４波長板１７ａが、半導体レーザ１１から光学部品へ至る光路中に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体への信号書き込み用／光記録媒体からの信号読み取り用の光源として使用されるレーザ装置、およびそれを用いた光ピックアップに関するものであり、特に、部品実装時の生産性向上と小型化とを図る技術に関するものである。

従来、光ディスク装置に搭載された光ピックアップは、光記録媒体に情報を記録する、または、光記録媒体から情報を再生するために用いられる。光記録媒体（光ディスク）としては、コンパクトディスク（Compact Disc、略称ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（Digital Versatile Disc、略称ＤＶＤ）、およびブルーレイディスク（Blu-lay Disc；登録商標、略称ＢＤ）などが挙げられる。

ＣＤの記録／再生には、７８０ｎｍ近傍の赤外波長域のレーザ光が用いられる。ＤＶＤの記録／再生には、ＣＤの記録／再生に用いられるレーザ光の波長よりも短い波長のレーザ光、具体的には６５０ｎｍ近傍の赤色波長域のレーザ光が用いられる。ＢＤの記録／再生には、ＤＶＤの記録／再生に用いられるレーザ光の波長よりもさらに短い波長のレーザ光、具体的には４０５ｎｍ近傍の青紫色波長域のレーザ光が用いられる。このため、複数種類の光ディスクを読み書きすることが可能な光ディスク装置、すなわち光ピックアップが必要とされている。このような光ピックアップでは、発振波長の異なる複数の半導体レーザが、光源として用いられている。

ところが、複数の半導体レーザを用いる光ピックアップでは、装置内に複数の光路を有するために光学系が複雑になり、部品点数の増加や調整尤度の低下による、生産性の低下などが起こりやすくなる。そこで、光ピックアップの部品点数を減らし、かつ調整を容易とする、ホログラムレーザが極めて有用とされている（例えば、特許文献１〜４参照）。ホログラムレーザは、単一もしくは複数の半導体レーザ光源、受光素子、並びに、光ディスクからの反射光を受光素子に導くホログラム素子などが、単一パッケージに一体化されて構成されている。

次に、従来のホログラムレーザの構成を、図８に示す第１の従来例と図９に示す第２の従来例とを例示して説明する。なお、説明の便宜上、図８および図９の図面視における上下左右方向を、ホログラムレーザの上下左右方向として説明する。

図８は、第１の従来例を示すものであり、従来のホログラムレーザ１００の構成を示す断面図である。図８に示すように、ホログラムレーザ１００は、半導体レーザ１０１、受光素子１０２、ステム１０３、キャップ１０４、サブマウント１０５、モニタフォトダイオード１０６、およびホログラム素子１０７を備えている。

ステム１０３は、キャップ１０４によって形成されるパッケージ内部の実装面（以下、単に実装面とする）に、半導体レーザ１０１および受光素子１０２の台座となるステムブロック部１０３ｂが形成されている。ステムブロック部１０３ｂは、直方体の形状を有している。また、ステム１０３は、上記実装面の反対側の面に、外部と接続可能なステムリード１０３ａが、下方向に突き出すように形成されている。

キャップ１０４は、平らな底面を持つキャップ型の形状を有しており、底面が上方に位置してステム１０３との間に内部空間を形成するように、ステム１０３に固定される。キャップ１０４の底面には開口部が形成されており、この開口部を覆うように、キャップガラス１０４ａが内側に設けられている。

半導体レーザ１０１は、ステムブロック部１０３ｂの側面（ステム１０３の実装面と垂直な面）に固定されたサブマウント１０５に実装されている。そして、半導体レーザ１０１は、レーザ光の出射方向が、ステム１０３の実装面に対し垂直であって上方向となるように配置されている。すなわち、半導体レーザ１０１の出射レーザ軸は、ステム１０３の実装面に対し垂直になっている。サブマウント１０５は、半導体レーザ１０１の出射部の位置を調整するためのものである。

受光素子１０２は、受光面が上側に向くように、ステムブロック部１０３ｂの上面（ステム１０３の搭載面と平行な上側の面）に実装されている。モニタフォトダイオード１０６は、受光面が上側に向くように、ステム１０３の実装面に搭載されている。

ホログラム素子１０７は、キャップ１０４の開口部を覆うように、キャップ１０４の上に固定されている。そして、ホログラム素子１０７の上面には、ホログラムパターン１０７ａが形成されている。ホログラムパターン１０７ａは、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光（光Ｌ１０１）をその出射方向のまま透過させるとともに、外部から入射される光（光Ｌ１０２）を受光素子１０２に導くように回折させるパターンを持つ。

このように、半導体レーザ１０１、受光素子１０２、およびモニタフォトダイオード１０６は、ステム１０３およびキャップ１０４により形成されるパッケージの内部空間に配置されている。半導体レーザ１０１からホログラム素子１０７に向かう光Ｌ１０１、および、ホログラム素子１０７から受光素子１０２に向かう光Ｌ１０２は、キャップ１０４のキャップガラス１０４ａを透過する。

上記構成を有するホログラムレーザ１００では、半導体レーザ１０１からの光Ｌ１０１が、キャップガラス１０４ａ、ホログラム素子１０７、およびホログラムパターン１０７ａを透過して出射され、例えば光ピックアップに備えられた光学系を介して光ディスクに照射される。そして、光Ｌ１０１が上記光ディスクに反射して生じた光Ｌ１０２が、上記光学系を介して進み、ホログラムレーザ１００に入射する。そして、上記入射した光Ｌ１０２は、ホログラム素子１０７上のホログラムパターン１０７ａにより回折され、ホログラム素子１０７およびキャップガラス１０４ａを透過して、受光素子１０２へと導かれ受光される。これにより、信号処理が可能となっている。

ここで、ホログラムパターン１０７ａでの回折角は、ホログラムパターン１０７ａのピッチが小さいほど、また、光の波長が長いほど大きくなる。しかし、ピッチが小さくなると、製造の難易度が高くなることから生産性に欠ける。このため、ホログラムパターン１０７ａの回折角には制限が発生し、半導体レーザ１０１および受光素子１０２は距離的制約を持つ。特に波長の短いＢＤ用半導体レーザなどでは、より距離的制約が厳しくなる。

また、光ディスクへ向かう光Ｌ１０１は、大部分がホログラムパターン１０７ａをその出射方向のまま透過する一方、一部が回折してしまうため、光パワーロス（光強度の損失）が発生する。そこで、これらを考慮した図９に示すホログラムレーザ１１０が提案されている。

図９は、第２の従来例を示すものであり、従来のホログラムレーザ１１０の構成を示す断面図である。図９に示すように、ホログラムレーザ１１０は、図８のホログラムレーザ１００の構成のうちホログラム素子１０７を除いた構成に加えて、ホログラム素子１１１、およびプリズム１１２を備えている。

ホログラム素子１１１は、キャップ１０４の開口部を覆うように、キャップ１０４の上に固定されている。そして、ホログラム素子１１１の上面には、ホログラムパターン１１１ａ・１１１ｂがそれぞれ形成されている。ホログラムパターン１１１ａは、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光（光Ｌ１０３）をその出射方向のまま透過させるとともに、プリズム１１２からの光（光Ｌ１０６）を受光素子１０２に導くように回折させるパターンを持つ。ホログラムパターン１１１ｂは、プリズム１１２からの光（光Ｌ１０５）を受光素子１０２に導くように回折させるパターンを持つ。

プリズム１１２は、ホログラム素子１１１の上に固定されている。プリズム１１２は、特定波長の光に対し偏光方向依存性を有しており、光分離面１１２ａおよび反射面１１２ｂを内部に有している。光分離面１１２ａは、反射方向と垂直な偏光（Ｐ偏光）を持つある波長の光に対しては全透過し、反射方向と平行な偏光（Ｓ偏光）を持つある波長の光に対しては全反射する（９０°曲げる）。光分離面１１２ａは、半導体レーザ１０１からの光Ｌ１０３の光路、および、光ディスクからの光Ｌ１０４の光路を横切るように設けられている。反射面１１２ｂは、光分離面１１２ａから進んできた光を全反射する（９０°曲げる）。

上記構成を有するホログラムレーザ１１０では、半導体レーザ１０１からの光Ｌ１０３が、キャップガラス１０４ａ、ホログラム素子１１１、ホログラムパターン１１１ａ、およびプリズム１１２（光分離面１１２ａ含む）を透過して出射され、例えば光ピックアップに備えられた光学系を介して光ディスクに照射される。このとき、半導体レーザ１０１は、構造上、ステムブロック部１０３ｂとの接触面に対して垂直な方向の偏光特性を有する。よって、半導体レーザ１０１からの光Ｌ１０３は、プリズム１１２の反射方向に対して垂直な偏光特性となり、全透過する。

そして、光Ｌ１０３が上記光ディスクに反射して生じた光Ｌ１０４が、上記光学系を介して進み、ホログラムレーザ１１０に入射する。ここで、光ディスクに光を集光する際は、光ディスクの偏光特性を無視するため円偏光にすることが多く、ホログラムレーザ１１０と光ディスクとの間には１／４波長板が挿入されていることから、光ディスクからの反射光はＳ偏光であることが多い。この場合、Ｓ偏光の光Ｌ１０５のみが、プリズム１１２の光分離面１１２ａおよび反射面１１２ｂにおいて全反射され、ホログラム素子１１１上のホログラムパターン１１１ｂにより回折されて、ホログラム素子１１１およびキャップガラス１０４ａを透過して、受光素子１０２へと導かれ受光される。

このようなプリズム１１２の特性を利用することで、図９に示すホログラムレーザ１１０では、光のロス無く、また、図８に示すホログラムレーザ１００が有する半導体レーザ１０１と受光素子１０２との距離的制約を無視して、光ディスクからの反射光を受光素子１０２に導くことが可能となっている。

また、特定波長以外の光に対しては、プリズム１１２は機能せず、常に全透過する。それゆえ、半導体レーザ１０１が複数波長のレーザ光を発生することが可能で、かつ受光素子１０２が複数波長の光を検出可能な場合、光ディスクからの特定波長の反射光を光分離面１１２ａおよび反射面１１２ｂで反射させホログラムパターン１１１ｂに導くとともに、それ以外の波長の光を光分離面１１２ａで透過させホログラムパターン１１１ａに導き、各ホログラムパターン１１１ａ・１１１ｂでそれぞれ回折することによって受光素子１０２の同一位置に落射させる。これにより、図９に示すホログラムレーザ１１０では、複数波長の信号処理を単一パッケージで行うことが可能となっている。

特開平６−１０３６３２号公報（１９９４年４月１５日公開） 特開２００２−２９８４２３号公報（２００２年１０月１１日公開） 特開２００４−１４６００６号公報（２００４年５月２０日公開） 特開２００６−４０４６２号公報（２００６年２月９日公開）

しかしながら、従来のホログラムレーザ１１０では、半導体レーザ１０１と受光素子１０２とが、互いに直交する異なる面にそれぞれ実装されている。このため、半導体レーザ１０１および受光素子１０２をステムブロック部１０３ｂに接着するダイボンド工程、並びに、半導体レーザ１０１とステムリード１０３ａとの間および受光素子１０２とステムリード１０３ａとの間を金線でつなぐワイヤボンド工程での作業を、ステム１０３の向きを変えて（図横方向から）行う必要があり、大きく生産性が低下するという問題がある。

また、半導体レーザ１０１は、高出力化すればするほど、長い共振器が必要となるため長くなる。それゆえ、半導体レーザ１０１がステムブロック部１０３ｂにダイボンドされる構成では、半導体レーザ１０１の高出力化に伴い、より高い（図９の上下方向）ステムブロック部１０３ｂが必要となる。この結果、ステムブロック部１０３ｂは低いほど製造が容易であり安価になるが、ステムブロック部１０３ｂが高くなることによって、ステム１０３の製造が複雑になり、ステム１０３が高価になる。さらには、高さ方向のパッケージ寸法を増加させる。

なお、例えば特許文献４に記載のように、半導体レーザおよび受光素子が基板の同一面に実装され、半導体レーザから出射するレーザ光を反射ミラーによって上方に反射させる構成もある。但し、この構成では、基板すなわちパッケージの短手方向に沿って、半導体レーザの出射方向が配置されるため、半導体レーザの高出力化に伴って、短手方向のパッケージの寸法が増加する。

また、ホログラムレーザを光ピックアップに搭載する時は、パッケージの短手方向が光ピックアップの厚み方向になるように装着されるため、パッケージの短手方向の長さが、光ピックアップの薄型化に影響を与える。よって、上記特許文献４に記載の構成によれば、半導体レーザの高出力化に伴って、光ピックアップの薄型化に支障をきたす。このように、半導体レーザの配置はパッケージ寸法に制限を与える。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、部品実装時の生産性向上を図るとともに、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても小型化（薄型化）を実現することができるレーザ装置、および光ピックアップを提供することにある。

本発明のレーザ装置は、上記課題を解決するために、光記録媒体に向けて光を出射し、該光記録媒体から反射される光を受光するレーザ装置であって、基台と、上記基台の一方の面に配置され、上記基台の一方の面に対し平行な方向に光を出射する半導体レーザと、上記基台の一方の面に配置され、上記半導体レーザから出射される光を、上記基台の一方の面に対し垂直かつ離れる方向に反射させる立ち上げミラーと、上記立ち上げミラーから上記光記録媒体に至る光路中に配置され、上記立ち上げミラーから反射される光を偏光方向に応じて透過させるとともに、上記光記録媒体から反射される光を偏光方向に応じて分離させる光学部品と、上記基台の一方の面に配置され、上記光学部品から分離される光を受光する受光素子と、少なくとも上記半導体レーザ、上記立ち上げミラー、および上記受光素子を内包するように上記基台の一方の面に配置され、上記立ち上げミラーから上記光学部品に進む光、および、上記光学部品から上記受光素子に進む光が通る開口部が形成されたキャップとを備え、上記光学部品は、上記キャップの開口部を覆うように配置され、上記半導体レーザから出射される光が上記光学部品を透過するように偏光方向を変換する偏光変換手段が、上記半導体レーザから上記光学部品へ至る光路中、または、上記光学部品内に配置されていることを特徴としている。

上記の構成によれば、偏光変換部材が設けられていることにより、半導体レーザから出射される光を、偏光方向に関係なく、光学部品を透過させることが可能となる。またこれにより、半導体レーザの出射光を立ち上げミラーにより反射させる構成とし、光学部品の偏光方向に応じて光を分離する特性を維持しながら、半導体レーザを受光素子と同一面に配置することが可能となる。したがって、半導体レーザおよび受光素子を基台に実装するときの生産性向上を図ることが可能となる。

なお、従来では、半導体レーザは、その出射光が光学部品を透過する偏光方向となるように、その出射方向に制限があった。しかも、半導体レーザは高出力化に伴い長くなる（出射方向に沿って長くなる）ため、パッケージ寸法は半導体レーザの配置に依存して制限されていた。

これに対し、上記の構成によれば、立ち上げミラーおよび偏光変換手段によって、半導体レーザの出射方向を基台の一方の面に対し平行な方向とすることが可能となるので、基台の一方の面に対し垂直な方向のパッケージ寸法を小さくすることが可能となる。また、基台の一方の面に対し平行な方向においても、半導体レーザの出射方向の自由度が高くなっている。よって、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても、小型化（薄型化）を実現することが可能となる。

また、本発明のレーザ装置は、上記基台の一方の面は、長円型の形状を有しており、上記半導体レーザは、上記基台の一方の面の長手方向に沿って光を出射するように配置されていることが好ましい。

レーザ装置は、例えば光ピックアップに構成されたとき、パッケージの短手方向が光ピックアップの厚み方向となる。よって、上記の構成によれば、半導体レーザの出射方向をパッケージの長手方向とすることによって、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても、光ピックアップ構成時の薄型化に寄与することが可能となる。

また、本発明のレーザ装置は、上記偏光変換手段は、上記立ち上げミラーの反射面に配置された１／４波長板であることが好ましい。

また、本発明のレーザ装置は、上記偏光変換手段は、上記キャップの開口部を覆うように上記キャップの内側の面に配置された１／２波長板であることが好ましい。

また、本発明のレーザ装置は、上記光学部品は、上記偏光方向に応じて分離された光を上記受光素子に落射させるホログラム素子を含み、上記偏光変換手段は、上記ホログラム素子に配置された１／２波長板であることが好ましい。

また、本発明のレーザ装置は、上記半導体レーザは、複数の波長の光を出射することが好ましい。

また、本発明のレーザ装置は、上記光学部品は、Ｐ偏光の光を透過し、かつＳ偏光の光を回折する偏光ホログラム素子を含むことが好ましい。

また、本発明のレーザ装置は、上記光学部品は、Ｐ偏光の光を透過し、かつＳ偏光の光を９０°曲げるプリズムを含むことが好ましい。

本発明の光ピックアップは、上記課題を解決するために、半導体レーザおよび受光素子を含む上記レーザ装置と、上記半導体レーザから出射される光を光記録媒体に導くとともに、該光記録媒体から反射される光を上記受光素子に導く光学系とを備えることを特徴としている。

上記の構成によれば、上記レーザ装置を備えることで、薄型化した光ピックアップを実現することが可能となる。

以上のように、本発明のレーザ装置は、基台と、上記基台の一方の面に配置され、上記基台の一方の面に対し平行な方向に光を出射する半導体レーザと、上記基台の一方の面に配置され、上記半導体レーザから出射される光を、上記基台の一方の面に対し垂直かつ離れる方向に反射させる立ち上げミラーと、上記立ち上げミラーから上記光記録媒体に至る光路中に配置され、上記立ち上げミラーから反射される光を偏光方向に応じて透過させるとともに、上記光記録媒体から反射される光を偏光方向に応じて分離させる光学部品と、上記基台の一方の面に配置され、上記光学部品から分離される光を受光する受光素子と、少なくとも上記半導体レーザ、上記立ち上げミラー、および上記受光素子を内包するように上記基台の一方の面に配置され、上記立ち上げミラーから上記光学部品に進む光、および、上記光学部品から上記受光素子に進む光が通る開口部が形成されたキャップとを備え、上記光学部品は、上記キャップの開口部を覆うように配置され、上記半導体レーザから出射される光が上記光学部品を透過するように偏光方向を変換する偏光変換手段が、上記半導体レーザから上記光学部品へ至る光路中、または、上記光学部品内に配置されている構成である。

それゆえ、偏光変換部材が設けられていることにより、半導体レーザから出射される光を、偏光方向に関係なく、光学部品を透過させることが可能となる。またこれにより、半導体レーザの出射光を立ち上げミラーにより反射させる構成とし、光学部品の偏光方向に応じて光を分離する特性を維持しながら、半導体レーザを受光素子と同一面に配置することが可能となる。したがって、半導体レーザおよび受光素子を基台に実装するときの生産性向上を図ることができるという効果を奏する。

また、立ち上げミラーおよび偏光変換手段によって、半導体レーザの出射方向を基台の一方の面に対し平行な方向とすることが可能となるので、基台の一方の面に対し垂直な方向のパッケージ寸法を小さくすることが可能となる。また、基台の一方の面に対し平行な方向においても、半導体レーザの出射方向の自由度が高くなっている。よって、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても、小型化（薄型化）を実現することができるという効果を奏する。

また、本発明の光ピックアップは、半導体レーザおよび受光素子を含む上記レーザ装置と、上記半導体レーザから出射される光を光記録媒体に導くとともに、該光記録媒体から反射される光を上記受光素子に導く光学系とを備える構成である。

それゆえ、上記レーザ装置を備えることで、薄型化した光ピックアップを実現することができるという効果を奏する。

本発明におけるレーザ装置の実施の一形態を示す断面図である。 本発明の比較例におけるレーザ装置の構成を示す断面図である。 図２のレーザ装置における基台上の構成を示す平面図である。 本発明におけるレーザ装置の他の実施の形態を示す断面図である。 本発明におけるレーザ装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。 本発明におけるレーザ装置のさらに他の実施の形態を示す断面図である。 本発明における光ピックアップの実施の一形態を示す断面図である。 第１の従来例を示すものであり、従来のホログラムレーザの構成を示す断面図である。 第２の従来例を示すものであり、従来のホログラムレーザの構成を示す断面図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

本実施の形態では、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤなどの光ディスク（光記録媒体）に向けて光を出射し、その光ディスクから反射される光を受光するホログラムレーザ（レーザ装置）について説明する。以下では、まず、本発明の元となる比較例について説明し、その後、本発明の実施例について順番に説明する。

なお、以下では、説明の便宜上、図２の図面視における上下左右方向を、ホログラムレーザの上下左右方向として説明し、図３の図面視における上下方向および左右方向を、ホログラムレーザの短手方向および長手方向として説明する。また、本明細書において、「平行」「垂直」「９０°」とは、厳密に平行，垂直，９０°であることを示すのではなく、実質的に平行，垂直，９０°とみなせる範囲（略平行，略垂直，略９０°）を示している。

（１−１）比較例
図２は、本発明の比較例におけるホログラムレーザ１の構成を示す断面図である。図３は、図２のホログラムレーザ１におけるステム１３上の構成を示す平面図である。

図２，３に示すように、ホログラムレーザ１は、半導体レーザ１１、受光素子１２、ステム１３、キャップ１４、サブマウント１５、モニタフォトダイオード１６、立ち上げミラー１７、ホログラム素子１８、およびプリズム１９を備えている。

ステム１３は、キャップ１４によって形成されるパッケージ内部の実装面（以下、単に実装面とする）に、半導体レーザ１１および受光素子１２の台座となるステムブロック部１３ｂが形成されている。ステムブロック部１３ｂは、直方体の形状を有しているが、これに限らない。また、ステム１３は、上記実装面の反対側の面に、外部と接続可能なステムリード１３ａが、下方向に突き出すように形成されている。

ステム１３の実装面は、図３に示すように長円型（小判型や、角が丸い長方形とも言う）の形状を有している。ステム１３の実装面の外郭は、図３の図面視でのホログラムレーザ１の外郭を形成する。ステム１３は、例えば、金や銅、鉄、鉄の基台に銅を乗せた物などからなるが、ステム１３はヒートシンクとしての機能も有しているので、特に金や銅などの放熱性のよい材料からなることが好ましい。

キャップ１４は、平らな底面を持つキャップ型の形状を有しており、底面が上方に位置してステム１３との間に内部空間を形成するように、ステム１３に固定される。キャップ１４の底面には開口部が形成されており、必要に応じ、この開口部を覆うように（閉じるように）、キャップガラス１４ａが内側に設けられて、真空ないしは不活性ガス封入のための密閉機能を果たす。

半導体レーザ１１は、チップ形状を有しており、ステム１３の実装面に固定されたサブマウント１５に実装されている。そして、半導体レーザ１１は、レーザ光の出射方向が、ステム１３の実装面に対し平行であって、該実装面の長手方向に沿った方向となるように配置されている。すなわち、半導体レーザ１１の出射レーザ軸は、ステム１３の実装面に対し平行になり、かつ該実装面の長手方向に沿っている。サブマウント１５は、半導体レーザ１１の出射部の位置を調整するためのものであり、その高さは適宜変更が可能である。また、サブマウント１５を設けずに、半導体レーザ１０１がステム１３上に直接ダイボンドされる構成としてもよい。

半導体レーザ１１としては、例えば、７８０ｎｍ近傍の赤外波長域のレーザ光を発するＣＤ用半導体レーザや、６５０ｎｍ近傍の赤色波長域のレーザ光を発するＤＶＤ用半導体レーザ、４０５ｎｍ近傍の青紫色波長域のレーザ光を発するＢＤ用半導体レーザなどが用いられる。また、半導体レーザ１１としては、ＣＤ用、ＤＶＤ用、およびＢＤ用などの複数の波長のレーザ光を発するものであってもよい。

受光素子１２は、受光面が上側に向くように、ステムブロック部１３ｂの上面（ステム１３の実装面と平行な上側の面）に実装されている。受光素子１２は、例えばフォトダイオードであり、光ディスクからの反射光を受光し、その光強度に対応する電流に変換して反射光の検出信号を得る。なお、受光面には、半導体レーザ１１が出射する波長のレーザ光に応じて、少なくとも１つの受光領域が設けられていればよい。

モニタフォトダイオード１６は、半導体レーザ１１のチップ後面から発せられるレーザ光の強度をモニタすることで、半導体レーザ１１のチップ前面に発せられるレーザ光の強度を制御するものである。モニタフォトダイオード１６は、半導体レーザ１１の共振器の延長上であって、かつ受光面が上側に向くように、ステム１０３の実装面に実装されている。半導体レーザ１１は前面だけではなく、後面からもレーザ光を発しており、その前面と後面との出力比はほぼ一定である。そのため、後面の出力を測定することで、前面の出力を推測することが可能となっている。なお、モニタフォトダイオード１６は必ずしも設置する必要はなく、例えば、ホログラムレーザ１を光ピックアップに実装する際に、より確実な前面のモニタを設置する場合は、モニタフォトダイオード１６を設置する必要はない。

立ち上げミラー１７は、半導体レーザ１１から出射されるレーザ光を、反射面において、ステム１０３の実装面に対し垂直かつ上方向（離れる方向）に反射させる。すなわち、立ち上げミラー１７は、図２に示すように、半導体レーザ１１から出射されるレーザ光の光軸を上側に９０°曲げる。立ち上げミラー１７は、ステム１３の実装面に実装されている。

ホログラム素子１８は、キャップ１４の開口部を覆うように、キャップ１４の上に固定されている。そして、ホログラム素子１８の上面には、ホログラムパターン１８ａが形成されている。ホログラムパターン１８ａは、プリズム１９からの光（光Ｌ２）を受光素子１２に導くように回折させるパターンを持つ。また、ホログラム素子１８は、半導体レーザ１０１から出射されるレーザ光（光Ｌ１）をその出射方向のまま透過させる。

プリズム１９は、ホログラム素子１８の上に固定されている。プリズム１９は、特定波長の光に対し偏光方向依存性を有しており、光分離面１９ａおよび反射面１９ｂを内部に有している。光分離面１９ａは、反射方向と垂直な偏光（Ｐ偏光）を持つある波長の光に対しては全透過し、反射方向と平行な偏光（Ｓ偏光）を持つある波長の光に対しては全反射する（９０°曲げる）。光分離面１９ａは、半導体レーザ１１からの光Ｌ１の光路、および、光ディスクからの光Ｌ２の光路を横切るように設けられている。反射面１９ｂは、光分離面１９ａから進んできた光を全反射する（９０°曲げる）。

このように、半導体レーザ１１、受光素子１２、モニタフォトダイオード１６、および立ち上げミラー１７は、ステム１３およびキャップ１４により形成されるパッケージの内部空間に配置されている。すなわち、半導体レーザ１１、受光素子１２、モニタフォトダイオード１６、および立ち上げミラー１７は、ステム１３およびキャップ１４により内包されている。立ち上げミラー１７からホログラム素子１８に向かう光Ｌ１、および、ホログラム素子１８から受光素子１２に向かう光Ｌ２は、キャップ１０４のキャップガラス１０４ａを透過する。

上記構成を有するホログラムレーザ１では、半導体レーザ１１からの光Ｌ１が、キャップガラス１４ａ、ホログラム素子１８、およびプリズム１９（光分離面１９ａ含む）を透過して出射され、例えば光ピックアップに備えられた光学系を介して光ディスクに照射される。

しかしながら、ホログラムレーザ１の構造の場合、半導体レーザ１１から出射されるＰ偏光のレーザ光は、立ち上げミラー１７で反射されることによって、Ｓ偏光のレーザ光としてプリズム１９に入射する。このため、レーザ光はプリズム１９により全反射してしまい、光ディスクに到達しない。

この対策として、半導体レーザ１１を、パッケージの短手方向（図３の上下方向）にレーザ光を出射するように配置するという方法もある。しかし、ホログラムレーザ１を光ピックアップに搭載する時は、パッケージの短手方向が光ピックアップの厚み方向になるように装着されるため、上記の方法による配置の場合、短手方向のパッケージの寸法が増加してしまい、光ピックアップの薄型化が困難となる。

次に、上記比較例のホログラムレーザ１の問題点を解消した、本発明の各実施例について説明する。なお、各実施例において説明すること以外の構成は、比較例と同じである。また、説明の便宜上、比較例の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

（１−２）実施例１
図１は、本発明における第１の実施例を示すものであり、ホログラムレーザ１０の構成を示す断面図である。

図１に示すように、ホログラムレーザ１０は、図２のホログラムレーザ１の構成に加えて、１／４波長板１７ａを備えている。１／４波長板１７ａは、立ち上げミラー１７の反射面に配置されており、例えば１／４波長板の機能を備えた誘電体膜などを、立ち上げミラー１７の反射面に蒸着もしくは接着することによって形成される。すなわち、立ち上げミラー１７に１／４波長板機能が付加されている。

ホログラムレーザ１０では、半導体レーザ１１から出射された光Ｌ１１は、立ち上げミラー１７上の１／４波長板１７ａにより円偏光になってから、立ち上げミラー１７に入射する。そして、立ち上げミラー１７の反射面にて反射後、再度１／４波長板１７ａにより偏光方向が９０°回転したＰ偏光の光Ｌ１１となって、プリズム１９に入射する。よって、半導体レーザ１１から出射される光を、偏光方向に関係なく、プリズム１９を透過させることが可能となる。

また、１／４波長板１７ａにより半導体レーザ１１から出射される光をプリズム１９を透過させることが可能であるので、半導体レーザ１１の出射光を立ち上げミラー１７により反射させる構成とし、プリズム１９の偏光方向に応じて光を分離する特性を維持しながら、半導体レーザ１１を受光素子１２と同一面に配置することが可能なる。したがって、半導体レーザ１１および受光素子１２をステム１３に実装するときの生産性向上を図ることが可能となる。

なお、従来では、半導体レーザは、出射光が光学部品を透過する偏光方向となるように、その出射方向に制限があった。しかも、半導体レーザは高出力化に伴い長くなる（出射方向に沿って長くなる）ため、パッケージ寸法は半導体レーザの配置に依存して制限されていた。

これに対し、ホログラムレーザ１０の構成によれば、立ち上げミラー１７および１／４波長板１７ａによって、半導体レーザ１１の出射方向をステム１３の実装面に対し平行な方向とすることが可能となるので、ステム１３の実装面に対し垂直な方向のパッケージ寸法を小さくすることが可能となる。また、ステム１３の実装面に対し平行な方向においても、半導体レーザ１１の出射方向の自由度が高くなっている。よって、高出力の半導体レーザ１１を用いる場合であっても、小型化を実現することが可能となる。

また、ホログラムレーザ１０では、特に、半導体レーザ１１は、ステム１３の実装面の長手方向に沿って光を出射するように配置されている。よって、実装面の短手方向の寸法を抑えることができ、ひいてはパッケージの短手方向の寸法を抑えることができる。この結果、ホログラムレーザ１０を光ピックアップに搭載する際にパッケージの短手方向を光ピックアップの厚み方向になるように装着する場合、高出力の半導体レーザを用いる場合であっても、光ピックアップ構成時の薄型化に寄与することが可能となる。

以上、第１の実施例について説明したが、必ずしもプリズム１９を備えていなくてもよい。つまりは、光ディスクから反射される光Ｌ１２を、波長に応じて分離するとともに、受光素子１２の所定の位置に落射させる光学部品を備えていればよく、例えば、ホログラム素子１８として、ホログラム素子１８の機能に加えて、Ｐ偏光を透過かつＳ偏光を回折する機能を持つ偏光ホログラム素子を用いれば、プリズム１９を使わなくても、高効率で受光素子１２に光を導くことが可能となる。

また、ホログラムレーザ１０では、１／４波長板１７ａによって、半導体レーザ１１から出射される光Ｌ１１が光学部品を透過するように偏光方向を変換したが、１／４波長板１７ａに限るものではなく、上記偏光方向を変換する機能を有する偏光変換手段が、半導体レーザ１１から光学部品へ至る光路中に配置されていればよい。

（１−３）実施例２
図４は、本発明に係る第２の実施例を示すものであり、ホログラムレーザ２０の構成を示す断面図である。

図４に示すように、ホログラムレーザ２０は、図２のホログラムレーザ１の構成のうちキャップガラス１４ａを除いた構成に加えて、１／２波長板１４ｂを備えている。１／２波長板１４ｂは、キャップガラス１４ａの代わりに配置されている。すなわち、１／２波長板１４ｂは、１／２波長板機能が付加されたキャップガラス１４ａと同等の機能を有する。

よって、ホログラムレーザ２０では、半導体レーザ１１から出射された光Ｌ１１は、１／２波長板１４ｂにより９０゜の偏光が与えられ、Ｐ偏光の光Ｌ１１となって、プリズム１９に入射する。したがって、半導体レーザ１１から出射される光を、偏光方向に関係なく、プリズム１９を透過させることが可能となる。

（１−４）実施例３
図５は、本発明に係る第３の実施例を示すものであり、ホログラムレーザ３０の構成を示す断面図である。

図５に示すように、ホログラムレーザ３０は、図２のホログラムレーザ１の構成に加えて、１／２波長板１８ｂを備えている。１／２波長板１８ｂは、ホログラム素子１８の下面（キャップ１４と対向する側の面）に配置されており、例えば１／２波長板の機能を備えた誘電体膜などを、ホログラム素子１８の下面に蒸着もしくは接着することによって形成される。

よって、ホログラムレーザ３０では、半導体レーザ１１から出射された光Ｌ１１は、１／２波長板１８ｂにより９０゜の偏光が与えられ、Ｐ偏光の光Ｌ１１となって、プリズム１９に入射する。したがって、半導体レーザ１１から出射される光を、偏光方向に関係なく、プリズム１９を透過させることが可能となる。

また、１／２波長板１８ｂのように、半導体レーザ１１から出射される光Ｌ１１が光学部品を透過するように偏光方向を変換する偏光変換手段は、ホログラム素子１８を含む光学部品内に配置されていてもよい。

（１−５）実施例４
図６は、本発明に係る第４の実施例を示すものであり、ホログラムレーザ４０の構成を示す断面図である。

図６に示すように、ホログラムレーザ４０は、図２のホログラムレーザ１の構成に加えて、１／２波長板１８ｃを備えている。１／２波長板１８ｃは、ホログラム素子１８の上面（プリズム１９と対向する側の面）に配置されており、例えば１／２波長板の機能を備えた誘電体膜などを、ホログラム素子１８の上面に蒸着もしくは接着することによって形成される。

よって、ホログラムレーザ４０では、半導体レーザ１１から出射された光Ｌ１１は、１／２波長板１８ｃにより９０゜の偏光が与えられ、Ｐ偏光の光Ｌ１１となって、プリズム１９に入射する。したがって、半導体レーザ１１から出射される光を、偏光方向に関係なく、プリズム１９を透過させることが可能となる。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態では、前記実施の形態１で説明した実施例１〜４のホログラムレーザを備える光ピックアップについて説明する。

図７は、本実施の形態の光ピックアップ５０の一構成例を示す断面図である。

図７に示すように、光ピックアップ５０は、ホログラムレーザ１０、ホログラムレーザ１０からの拡散光を平行光とするためのコリメータレンズ５１、ホログラムレーザ１０からの直線偏光の光を光ディスク５４の偏光依存性を無視できる円偏光にするための１／４波長板５２、および、光ディスク５４にホログラムレーザ１０からの光を集光するための対物レンズ５３を備え、パッケージングされたものである。

コリメータレンズ５１は固定されていても構わないが、軸摺動機能を持たせることが望ましい。これにより、光ディスク５４の樹脂厚による収差を補正することが可能となる。

ホログラムレーザ１０の構成によれば、立ち上げミラー１７および１／４波長板１７ａによって、半導体レーザ１１の出射方向をステム１３の実装面に対し平行な方向とすることが可能となるので、ステム１３の実装面に対し垂直な方向のパッケージ寸法を小さくすることが可能となる。また、ステム１３の実装面に対し平行な方向においても、半導体レーザ１１の出射方向の自由度が高くなっている。よって、高出力の半導体レーザ１１を用いる場合であっても、小型化を実現することが可能となる。

また、ホログラムレーザ１０では、特に、半導体レーザ１１は、ステム１３の実装面の長手方向に沿って光を出射するように配置されている。よって、実装面の短手方向の寸法を抑えることができ、ひいてはパッケージの短手方向の寸法を抑えることができる。この結果、ホログラムレーザ１０を光ピックアップ５０に搭載する際にパッケージの短手方向を光ピックアップ５０の厚み方向になるように装着する場合、高出力の半導体レーザ１１を用いる場合であっても、光ピックアップ構成時の薄型化に寄与することが可能となる。

よって、ホログラムレーザ１０を備えることで、薄型化した光ピックアップ５０を実現することが可能となる。また勿論、光ピックアップ５０では、ホログラムレーザ１０に替えて、ホログラムレーザ２０，３０，４０のうち何れかを備えてもよい。何れを備える場合であっても、上述の効果を同様に奏する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、光記録媒体への信号書き込み用／光記録媒体からの信号読み取り用の光源として使用されるレーザ装置に関する分野に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、レーザ装置の製造方法に関する分野、さらには、レーザ装置を備えて構成される光ピックアップや光ディスク装置に関する分野にも広く用いることができる。

１０，２０，３０，４０ ホログラムレーザ（レーザ装置）
１１ 半導体レーザ
１２ 受光素子
１３ ステム（基台）
１３ａ ステムリード
１３ｂ ステムブロック部
１４ キャップ
１４ａ キャップガラス
１４ｂ １／２波長板（偏光変換手段）
１５ サブマウント
１６ モニタフォトダイオード
１７ 立ち上げミラー
１７ａ １／４波長板（偏光変換手段）
１８ ホログラム素子（光学部品）
１８ａ ホログラムパターン
１８ｂ １／２波長板（偏光変換手段）
１８ｃ １／２波長板（偏光変換手段）
１９ プリズム（光学部品）
１９ａ 光分離面
１９ｂ 反射面
５０ 光ピックアップ
５１ コリメータレンズ
５２ １／４波長板
５３ 対物レンズ
５４ 光ディスク

Claims (9)

1. 光記録媒体に向けて光を出射し、該光記録媒体から反射される光を受光するレーザ装置であって、
   基台と、
   上記基台の一方の面に配置され、上記基台の一方の面に対し平行な方向に光を出射する半導体レーザと、
   上記基台の一方の面に配置され、上記半導体レーザから出射される光を、上記基台の一方の面に対し垂直かつ離れる方向に反射させる立ち上げミラーと、
   上記立ち上げミラーから上記光記録媒体に至る光路中に配置され、上記立ち上げミラーから反射される光を偏光方向に応じて透過させるとともに、上記光記録媒体から反射される光を偏光方向に応じて分離させる光学部品と、
   上記基台の一方の面に配置され、上記光学部品から分離される光を受光する受光素子と、
   少なくとも上記半導体レーザ、上記立ち上げミラー、および上記受光素子を内包するように上記基台の一方の面に配置され、上記立ち上げミラーから上記光学部品に進む光、および、上記光学部品から上記受光素子に進む光が通る開口部が形成されたキャップとを備え、
   上記光学部品は、上記キャップの開口部を覆うように配置され、
   上記半導体レーザから出射される光が上記光学部品を透過するように偏光方向を変換する偏光変換手段が、上記半導体レーザから上記光学部品へ至る光路中、または、上記光学部品内に配置されていることを特徴とするレーザ装置。
2. 上記基台の一方の面は、長円型の形状を有しており、
   上記半導体レーザは、上記基台の一方の面の長手方向に沿って光を出射するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 上記偏光変換手段は、上記立ち上げミラーの反射面に配置された１／４波長板であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 上記偏光変換手段は、上記キャップの開口部を覆うように上記キャップの内側の面に配置された１／２波長板であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
5. 上記光学部品は、上記偏光方向に応じて分離された光を上記受光素子に落射させるホログラム素子を含み、
   上記偏光変換手段は、上記ホログラム素子に配置された１／２波長板であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
6. 上記半導体レーザは、複数の波長の光を出射することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ装置。
7. 上記光学部品は、Ｐ偏光の光を透過し、かつＳ偏光の光を回折する偏光ホログラム素子を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ装置。
8. 上記光学部品は、Ｐ偏光の光を透過し、かつＳ偏光の光を９０°曲げるプリズムを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のレーザ装置。
9. 半導体レーザおよび受光素子を含むレーザ装置と、上記半導体レーザから出射される光を光記録媒体に導くとともに、該光記録媒体から反射される光を上記受光素子に導く光学系とを備える光ピックアップであって、
   上記レーザ装置は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のレーザ装置であることを特徴とする光ピックアップ。

Images