JP3914688B2 - 半導体レーザ装置および光ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の異なるフォーマットを有する光記録媒体を再生または記録できる光ピックアップ装置、またはその光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＣＤ（コンパクトディスク）において、その再生装置には波長７８０ｎｍ帯の近赤外半導体レーザが用いられている。一方、より高記録密度の光記録媒体であるＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）の記録・再生には、光スポットを小さくするため、より短波長である波長６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザが用いられている。これら規格の異なる２種類の光ディスクに対して、１台の装置で記録・再生を可能にする光ピックアップ装置として、従来、例えば特開平１１−１４９６５２号公報に記載されているものが知られていた。以下、この従来の光ピックアップ装置について、図面を用いて説明する。
【０００３】
従来の光ピックアップ装置は、図１２に示すように、筐体１１６内にレーザダイオードが搭載されたいわゆる半導体レーザ装置である集積型ユニット１０１、コリメータレンズ１１３、４５゜ミラー１１４および対物レンズ１１５より構成されている。集積型ユニット１０１から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２は、コリメータレンズ１１３を経て平行光となり、４５゜ミラー１１４によりレーザ光Ｌ１、Ｌ２が直角に曲げられ、対物レンズ１１５を経てディスク面（図示せず）に焦点を結ぶように集積型ユニット１０１、コリメータレンズ１１３、４５゜ミラー１１４および対物レンズ１１５が配置されている。ディスク面からの戻り光は対物レンズ１１５を経て４５゜ミラー１１４で直角に曲げられ、さらにコリメータレンズ１１３を経て集積型ユニット１０１まで戻る。
【０００４】
この集積型ユニット１０１の内部構成は、図１３に示すように、フォトディテクタ１０５が形成されたフォトダイオードＩＣ１０２上に、ＬＯＰ１０８を介して波長６５０ｎｍ帯のレーザダイオード１０３と波長７８０ｎｍ帯のレーザダイオード１０４が搭載され、さらにマイクロプリズム１０６が搭載され、マイクロプリズム１０６上にホログラムプレート１０７が配置されている。レーザ光Ｌ１、Ｌ２はマイクロプリズム１０６により反射されてホログラムプレート１０７を通過し、ディスク面からの戻り光はホログラムプレート１０７を通過して回折され、フォトディテクタ１０５に入射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光ピックアップ装置に関し、レーザ光の発振波長が小さくなるほどレンズ等の光学部品に関する収差の影響を受けやすくなり、またディスク面上でのスポットサイズが小さくなるので、光学部品の配置ずれの影響を受けやすくなる。
【０００６】
しかしながら図１２および図１３に示す従来の集積型ユニット１０１では、発光波長の異なる２つのレーザダイオード１０３、１０４と筐体１１６との配置関係が不明であり、レーザダイオード１０３、１０４と筐体１１６に対する配置によっては例えば光ピックアップ装置の組立や調整の際に、とりわけ波長の短いレーザ光に関して所定の位置からの配置ずれや光軸ずれが生じやすくなり、その結果例えばディスク面上の所定の位置にレーザ光のスポットが結ばなくなるといった課題を生じていた。
【０００７】
また、図１２および図１３に示す従来の光ピックアップ装置では、発光波長の異なる２つのレーザダイオード１０３、１０４とコリメータレンズ１１３および対物レンズ１１５との配置関係が不明であり、例えば光ピックアップ装置を小型化するためにコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５を小さくして焦点距離を小さくした場合に、２つのレーザダイオード１０３、１０４の配置によってはレーザ光、とりわけ波長の短いレーザ光がコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５の収差の影響を受け、ディスク面上でレーザ光が焦点を結ばなかったり、光スポットが変形する等の問題が生じ、その結果例えばディスク面の情報を正しく読みとれないといった課題を生じていた。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、波長の短いレーザ光に関して所定の位置からの配置ずれや光軸ずれを生じにくくした半導体レーザ装置、ならびに波長の短いレーザ光がコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５の収差の影響を受けにくくしてディスク面の情報を正しく読みとることのできる光ピックアップ装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子とは同一の筐体内に、かつ前記受光素子は前記半導体レーザ素子の出射光の光軸と垂直な面に配置され、前記光分岐素子はホログラム素子であって、前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸が少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から見た発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に直接入射することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しているので、組立調整マージンの最も厳しい最短波長の光源の光軸を容易に調整できる。
【００１１】
また、本発明の別の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体は同一の筐体に配置され、前記光分岐素子は前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のさらなる別の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体は同一の筐体に配置され、前記筐体を封止し、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光を透過するキャップが前記筐体の上部に配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しているので、組立調整マージンの厳しい最短波長の光源の光軸を容易に調整できる。
【００１４】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体の外側面が多角柱の側面であり、前記多角柱の中心軸が、前記発振波長が前記最も短い半導体レーザ素子に関する発光点を通ることにより、半導体レーザ装置を例えば光ピックアップ装置へ組み込むときに、レーザ光の光軸に垂直な面内の調整がしやすくなる。
【００１５】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子の発振波長が、７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯のうちのいずれかであることにより、ＣＤ規格ディスクやＤＶＤ規格ディスクならびに、青色光源を使用するＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクの再生または記録に対応させることができる。
【００１６】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子が１チップに集積されたことにより、構成部品の点数を削減することができる。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子に関する各々の発光点が直径１５０μｍの円の内部に収まることにより、各光源からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、構成部品の配置ずれの影響を最小限に抑制することができる。
【００１８】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべてほぼ平行であることにより、例えば光ピックアップ装置を構成する際に同一の集光手段を用いることができる。
【００１９】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体には円筒面の一部を切り取った面を側面とする凸起が形成されたことにより、筐体の回転調整を容易にできる。
【００２０】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子からの出射光の方向より筐体を眺めたときの外形が、長方形と円弧とを組み合わせてできる形状であることにより、筐体の回転調整を容易にできる。
【００２１】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体の上に光分岐素子が配置されたことにより、筐体内を光分岐素子により封止することができ、筐体内に搭載された半導体レーザ素子等を保護することができて半導体レーザ素子の信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも２つが発光波長の異なる複数の半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を光記録媒体に導く光学素子とを有し、前記複数の半導体レーザ素子のうち発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関するレーザ光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通るものである。
【００２３】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関するレーザ光の光軸が光学素子のほぼ光学中心を通るので、発振波長が最も短いレーザ光について光学素子による収差の影響を受けにくくすることができる。
【００２４】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、記録媒体からの反射光のうち、発振波長が最も短い光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通ることにより、記録媒体からの反射光につき発振波長が最も短いものに関して光学素子による収差の影響を受けにくくすることができる。
【００２５】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子の発振波長が、７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯のうちのいずれかであることにより、ＣＤ規格ディスクやＤＶＤ規格ディスクならびに、青色光源を使用するＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクの再生または記録に対応させることができる。
【００２６】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、複数の半導体レーザ素子に関する各々の光軸が前記光学素子上で直径１５０μｍの円の内部に収まることにより、光軸に対する各光源からの出射光軸のずれ量を光学素子上で１５０μｍ以内に収めることができ、光学素子による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００２７】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、複数の半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべてほぼ平行であることにより、複数の半導体レーザ素子に対して同一の光学素子を用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の半導体レーザ装置１を使用した光ピックアップ装置の構成を示す図である。情報記録媒体６がＤＶＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤色出射光（波長６５０ｎｍ帯）は赤色光光軸９（一点鎖線）に沿って回折格子２を透過したのち、コリメータレンズ３により平行光束に変換される。さらに、前記平行光束はビームスプリッタ４を透過したのち、対物レンズ５へ入射し、対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、ビームスプリッタ４により偏向され集光レンズ７を介して受光素子８へと導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤外出射光（波長７８０ｎｍ帯）は、赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０（点線）に沿って回折格子２に入射し、回折を受けて０次回折光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）に分かれる。続いて、コリメータレンズ３により平行光束に変換され、ビームスプリッタ４を透過したのち、対物レンズ５へ入射し、対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、ビームスプリッタ４により偏向され集光レンズ７を介して受光素子８へと導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００３０】
この光ピックアップ装置において、赤色光光軸９すなわち最も波長の短い光に関する光軸はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光軸に一致している。すなわち、赤色光光軸９はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通る。
【００３１】
また、情報記録媒体６からの反射光のうち、赤色光に関する光軸は対物レンズ５および集光レンズ７の光軸に一致している。
【００３２】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する赤色光光軸９がコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通るので、赤色光についてコリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を受けにくくすることができ、それにより情報記録媒体６上で赤色光が焦点を結ばなかったり、赤色光の光スポットが変形するといったことを防止でき、その結果情報記録媒体６の情報を正しく読みとることができる。
【００３３】
また、赤色光光軸９と赤外光光軸１０とはほぼ平行であるので、コリメータレンズ３、対物レンズ５および集光レンズ７として赤色光と赤外光とを区別することなしに用いることができる。
【００３４】
また、この構成により、記録媒体からの反射光のうち、発振波長が最も短い赤色光光軸９が対物レンズ５および集光レンズ７の光学中心を通ることにより、情報記録媒体６からの反射光につき赤色光に関して光学素子による収差の影響を受けにくくすることができ、それにより集光レンズ７を介して受光素子８へ赤色光に関する反射光を確実に導くことができる。
【００３５】
以下では半導体レーザ装置１の構成について詳細に説明する。
【００３６】
図２は、半導体レーザ装置１の断面図であり、図３は半導体レーザ装置１を光軸方向から見た図面である。筐体１４の内部にはヒートシンク１２を介して、赤色光と赤外光を出射することのできる半導体レーザ素子が１チップに形成された半導体レーザアレイ素子１１が配置されている。また、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（後光）１８を受光するＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子１５が配置されている。さらに、半導体レーザアレイ素子１１の出射光（前光）１７の方向は赤色光ならびに赤外光をほぼ１００％透過させるキャップ１３が配置され、このキャップ１３と筐体１４とにより、半導体レーザアレイ素子１１と受光素子１５を封止することで信頼性を確保している。また、筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子１５からの信号を出力するための端子１６を有している。なお、図１および図２において、半導体レーザアレイ素子１１、ＡＰＣ用受光素子１５と端子１６との間の配線は、煩雑さを避けるために図示していない。
【００３７】
一方、半導体レーザ装置１を出射光（前光）１７の光軸方向から見ると、図３に示すように最外形が円弧になっており、赤色光の発光点１９が筐体１４のほぼ中心に位置し、赤外光の発光点２０は１５０μｍ以下離れて位置している。なお、図３において直交する２本の一点鎖線の交点は、筐体１４の中心を表す。このことは以下に示す図６、図８、図１１についても同様である。
【００３８】
以上、説明したように本実施形態においては、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の発光点１９を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果を有する。また、筐体１４を出射光（前光）方向から見たとき、最外形が円状であるので、本実施形態の半導体レーザ装置１を光ピックアップ装置へ組み込むときに容易に回転調整工程を導入することができるという効果も有する。
【００３９】
なお、本実施形態においてはコリメータレンズ３を使用する無限光学系での構成を示したが、コリメータレンズ３を使用しない有限光学系での構成においても同様に適応可能である。
【００４０】
また、本実施形態において半導体レーザ装置１の外形として円筒面の一部を切り取った面を側面とする凸起が形成されてもよく、半導体レーザ素子からの出射光の方向より筐体を眺めたときの外形が、長方形と円弧とを組み合わせてできる形状であってもよい。そのような構成により、筐体の回転調整を容易にできる。
【００４１】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態について図４〜図１１を用いて説明する。なお、実施形態１と同一の機能を有する素子については同一の符号を付記する。
【００４２】
図４は、本発明の半導体レーザ装置１を使用した光ピックアップ装置の構成を示す図である。情報記録媒体６がＤＶＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤色出射光（波長６５０ｎｍ帯）は赤色光光軸９に沿って、コリメータレンズ３に入射し、平行光束に変換される。さらに、前記平行光束は対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、戻り光となって半導体レーザ装置１へ入射する。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤外出射光（波長７８０ｎｍ帯）は、赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０に沿ってコリメータレンズ３に入射し、平行光束に変換される。さらに、前記平行光束は対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、戻り光となって半導体レーザ装置１へ入射する。
【００４３】
なお、この光ピックアップ装置において、赤色光光軸９すなわち最も波長の短い光に関する光軸はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光軸に一致している。すなわち、赤色光光軸９はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通り、赤色光光軸９と赤外光光軸１０とはほぼ平行であり、かつその間隔は１５０μｍ以下である。すなわち、コリメータレンズ３および対物レンズ５において赤色光光軸９と赤外光光軸１０とは直径１５０μｍの円の内部に収まっている。
【００４４】
この構成により、赤色光および赤外光に対し、コリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００４５】
以下では半導体レーザ装置１の構成について詳細に説明する。
【００４６】
図５は、半導体レーザ装置１の断面図であり、図６は半導体レーザ装置１を光軸方向から見た図面である。筐体１４の内部にはヒートシンク１２を介して、赤色光と赤外光を出射することのできる半導体レーザ素子が１チップに形成された半導体レーザアレイ素子１１が配置されている。また、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（後光）１８を受光するＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子１５が配置されている。さらに、半導体レーザアレイ素子１１の出射光（前光）１７の方向には、赤外光に対して０次回折光ならびに±１次回折光を発生させる回折格子２と、情報記録媒体６からの戻り光２２を受光素子８へ回折または集光させるホログラム２１とが一体に集積されたホログラム素子２３がキャップとして配置されている。このホログラム素子２３と筐体１４とにより、半導体レーザアレイ素子１１と受光素子１５および８を封止することで信頼性を確保している。受光素子８はホログラム２１により回折または集光された戻り光２２を受光し、再生信号ならびに各種サーボ信号を検出する。また、筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子１５、８からのＡＰＣ信号、再生信号、各種サーボ信号を出力するための端子１６を有している。なお、図６において、半導体レーザアレイ素子１１、受光素子８、ＡＰＣ用受光素子１５と端子１６との間は通常Ａｕワイヤ等を用いるが、それらの配線は煩雑さを避けるために図示していない。
【００４７】
一方、半導体レーザ装置１を出射光（前光）１７の光軸方向から見ると、図６に示すように最外形が長方形と円弧とを組み合わせた形をしており、赤色光の発光点１９が筐体１４のほぼ中心に位置し、赤外光の発光点２０は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００４８】
以上、説明したように本実施形態においては、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、光分岐素子であるホログラム素子２３までも筐体１４内に配置および一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型および薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の発光点１９を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。また、筐体１４を出射光（前光）１７の方向から見たとき、最外形が長方形と円状を組み合わせた形をしており、本実施形態の半導体レーザ装置１を光ピックアップ装置へ組み込むときにＸ、Ｙ方向調整や回転調整のし易い構成になっている。従って、光ピックアップ組立調整工程が簡素化され、さらに組立歩留まりが向上するという効果を有する。
【００４９】
（第１の変形例）
なお、半導体レーザ装置の構成としては図５のような構成に変えて、図７のような構成を用いてもよい。この構成を使用する場合においても、光ピックアップの構成は図４とまったく同じである（図４の半導体レーザ装置１を図７の構成に置きかえればよい）。図７においては、受光素子８が形成されたシリコン基板２４に、図９の半導体レーザ素子まわりの詳細を示す断面図で示すようにエッチング溝を形成し、その底部に赤色光（波長６５０ｎｍ帯）と赤外光（波長７８０ｎｍ帯）とを出射することのできる半導体レーザ素子を１チップに集積化した半導体レーザアレイ素子１１が搭載されている。エッチング溝の一側面には反射ミラー２８が形成されており、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（前光）１７は反射ミラー２８により反射されて、シリコン基板２４の上部へと取り出される。シリコン基板２４は摺動部を有する筐体１４の内部に配置され、その上部には、回折格子２およびホログラム２１を一体化したホログラム素子２３が配置されている。すなわち、シリコン基板２４を、筐体１４およびホログラム素子２３で封止することによりシリコン基板２４を保護して信頼性を確保している。筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子８からの信号を出力するための端子１６を有している。半導体レーザ装置としての動作は、まず、情報記録媒体６がＤＶＤ規格ディスクの場合は、赤色光が赤色光光軸９に沿って半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、図７の半導体レーザ装置におけるホログラム２１により回折／集光され、その±１次回折光が受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格ディスクの場合は、赤外光が赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０に沿って回折格子２へ入射し、０次回折光および±１次回折光が生成される。これらの光はホログラム２１を透過し、半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、図７の半導体レーザ装置におけるホログラム２１により回折／集光され、その±１次回折光が受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００５０】
一方、図７の半導体レーザ装置を出射光（前光）の光軸方向から見ると、図８に示すように最外形が長方形をしており、反射ミラー２８を介した赤色光の見かけの発光点２６が筐体１４のほぼ中心に位置し、反射ミラー２８を介した赤外光の見かけの発光点２７は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００５１】
この構成においても、図４〜図６で説明したように、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、光分岐素子であるホログラム素子２３までも筐体１４内に配置／一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型／薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の見かけの発光点２６を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。また、筐体１４には組立調整時の回転調整が行いやすいように摺動部２５が設けられており、この摺動部２５に沿って回転調整を行うことで、赤色光の見かけの発光点２６を常に回転中心とした半導体レーザ装置の回転調整を行うことができるので、光軸調整が非常に行いやすく、また簡便になるという効果を有する。そのため、組立歩留まりも向上する。
【００５２】
（第２の変形例）
さらに、半導体レーザ装置の構成としては図５のような構成に変えて、図１０のような構成を用いてもよい。この構成を使用する場合においても、光ピックアップの構成は図４とまったく同じである（図４の半導体レーザ装置１を図１０の構成に置きかえればよい）。図１０においては、受光素子８が形成されたシリコン基板２４に、ヒートシンク１２を介して赤色光（波長６５０ｎｍ帯）と赤外光（波長７８０ｎｍ帯）とを出射することのできる半導体レーザ素子を１チップに集積化した半導体レーザアレイ素子１１が搭載されている。さらに受光素子８の上部には、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（前光）１７を反射するとともに、情報記録媒体６からの戻り光を反射させて受光素子８へ導く機能を有するプリズム２９が配置されている。シリコン基板２４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子８からの信号を出力するための端子１６を備えた筐体１４の内部に配置されており、その上部にはキャップ兼１／４波長板３０が配置されている。すなわち、シリコン基板２４を、筐体１４およびキャップ兼１／４波長板３０で封止することにより信頼性を確保している。半導体レーザ装置としての動作は、まず、情報記録媒体６がＤＶＤ規格ディスクの場合は、赤色光が半導体レーザアレイ素子１１から出射され、プリズム２９により反射され、キャップ兼１／４波長板３０を透過して図１０で示す半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、プリズム２９に屈折／入射し、反射を繰り返して受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。ここで、キャップ兼１／４波長板は戻り光雑音の影響を低減するために使用されている。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格ディスクの場合は、赤外光が半導体レーザアレイ素子１１から出射され、プリズム２９により反射され、キャップ兼１／４波長板３０を透過して図１０で示す半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、プリズム２９に屈折／入射し、反射を繰り返して受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００５３】
一方、図１０の半導体レーザ装置を出射光（前光）の光軸方向から見ると、図１１に示すように最外形が長方形をしており、プリズム２９を介した赤色光の見かけの発光点２６が筐体１４のほぼ中心に位置し、反射ミラー２８を介した赤外光の見かけの発光点２７は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００５４】
この構成においても、図４〜図６で説明したように、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、反射体であるプリズム２９やキャップ兼１／４波長板３０までも筐体１４内に配置／一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型／薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の見かけの発光点２６を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。そのため、組立歩留まりも向上する。
【００５５】
なお、実施形態１で説明した応用例は本実施形態においても同様に適応できる。
【００５６】
なお、上記実施形態に係る半導体レーザ装置および光ピックアップ装置において、用いる２つの半導体レーザ素子として、発振波長が７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯（３９０ｎｍ〜４２０ｎｍ）であるもののうちいずれか１つまたは２つを組み合わせて用いればよく、とりわけ波長４００ｎｍ帯の半導体レーザを用いたならば、ＨＤ−ＤＶＤ対応の光記録媒体を記録または再生することができる。
【００５７】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置および光ピックアップ装置において、搭載する半導体レーザ素子は３つ以上であってもよい。その場合、それぞれの半導体レーザ素子の発光点が直径１５０μｍの円内に収まっていれば、各半導体レーザ素子からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、構成部品の配置ずれの影響を最小限に抑制することができる。また、それぞれの半導体レーザ素子の光軸が直径１５０μｍの円内に収まっていれば、各半導体レーザ素子からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、コリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置によれば、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において集光手段の光軸に対して筐体の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致させることができて組立工程が簡素化される。
【００５９】
また、本発明の光ピックアップ装置によれば、情報記録媒体上で最も波長の短いレーザ光が焦点を結ばなかったり、光スポットが変形するといったことを防止でき、その結果情報記録媒体の情報を正しく読みとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る光ピックアップ装置の概略を示す側面図
【図２】同半導体レーザ装置の断面図
【図３】同半導体レーザ装置の上面図
【図４】本発明の実施形態２に係る光ピックアップ装置の概略を示す側面図
【図５】同半導体レーザ装置の断面図
【図６】同半導体レーザ装置の上面図
【図７】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関する断面図
【図８】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関する上面図
【図９】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関し、半導体レーザ素子まわりの詳細を示す断面図
【図１０】同半導体レーザ装置の第２の変形例に関する断面図
【図１１】同半導体レーザ装置の第２の変形例に関する上面図
【図１２】従来の半導体レーザ装置の概略図
【図１３】同光ピックアップ装置の概略を示す斜視図
【符号の説明】
１ 半導体レーザ装置
２ 回折格子
３ コリメータレンズ
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ
６ 情報記録媒体
７ 集光レンズ
８ 受光素子
９ 赤色光光軸
１０ 赤外光光軸
１１ 半導体レーザアレイ素子
１２ ヒートシンク
１３ キャップ
１４ 筐体
１５ 受光素子
１６ 端子
１７ 出射光（前光）
１８ 出射光（後光）
１９ 赤色光の発光点
２０ 赤外光の発光点
２１ ホログラム
２２ 戻り光
２３ ホログラム素子
２４ シリコン基板
２５ 摺動部
２６ 赤色光の見かけの発光点
２７ 赤外光の見かけの発光点
２８ 反射ミラー
２９ プリズム
３０ キャップ兼１／４波長板
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の異なるフォーマットを有する光記録媒体を再生または記録できる光ピックアップ装置、またはその光ピックアップ装置に用いられる半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、ＣＤ（コンパクトディスク）において、その再生装置には波長７８０ｎｍ帯の近赤外半導体レーザが用いられている。一方、より高記録密度の光記録媒体であるＤＶＤ（ディジタルビデオディスク）の記録・再生には、光スポットを小さくするため、より短波長である波長６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザが用いられている。これら規格の異なる２種類の光ディスクに対して、１台の装置で記録・再生を可能にする光ピックアップ装置として、従来、例えば特開平１１−１４９６５２号公報に記載されているものが知られていた。以下、この従来の光ピックアップ装置について、図面を用いて説明する。
【０００３】
従来の光ピックアップ装置は、図１２に示すように、筐体１１６内にレーザダイオードが搭載されたいわゆる半導体レーザ装置である集積型ユニット１０１、コリメータレンズ１１３、４５゜ミラー１１４および対物レンズ１１５より構成されている。集積型ユニット１０１から出射されたレーザ光Ｌ１、Ｌ２は、コリメータレンズ１１３を経て平行光となり、４５゜ミラー１１４によりレーザ光Ｌ１、Ｌ２が直角に曲げられ、対物レンズ１１５を経てディスク面（図示せず）に焦点を結ぶように集積型ユニット１０１、コリメータレンズ１１３、４５゜ミラー１１４および対物レンズ１１５が配置されている。ディスク面からの戻り光は対物レンズ１１５を経て４５゜ミラー１１４で直角に曲げられ、さらにコリメータレンズ１１３を経て集積型ユニット１０１まで戻る。
【０００４】
この集積型ユニット１０１の内部構成は、図１３に示すように、フォトディテクタ１０５が形成されたフォトダイオードＩＣ１０２上に、ＬＯＰ１０８を介して波長６５０ｎｍ帯のレーザダイオード１０３と波長７８０ｎｍ帯のレーザダイオード１０４が搭載され、さらにマイクロプリズム１０６が搭載され、マイクロプリズム１０６上にホログラムプレート１０７が配置されている。レーザ光Ｌ１、Ｌ２はマイクロプリズム１０６により反射されてホログラムプレート１０７を通過し、ディスク面からの戻り光はホログラムプレート１０７を通過して回折され、フォトディテクタ１０５に入射する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、光ピックアップ装置に関し、レーザ光の発振波長が小さくなるほどレンズ等の光学部品に関する収差の影響を受けやすくなり、またディスク面上でのスポットサイズが小さくなるので、光学部品の配置ずれの影響を受けやすくなる。
【０００６】
しかしながら図１２および図１３に示す従来の集積型ユニット１０１では、発光波長の異なる２つのレーザダイオード１０３、１０４と筐体１１６との配置関係が不明であり、レーザダイオード１０３、１０４と筐体１１６に対する配置によっては例えば光ピックアップ装置の組立や調整の際に、とりわけ波長の短いレーザ光に関して所定の位置からの配置ずれや光軸ずれが生じやすくなり、その結果例えばディスク面上の所定の位置にレーザ光のスポットが結ばなくなるといった課題を生じていた。
【０００７】
また、図１２および図１３に示す従来の光ピックアップ装置では、発光波長の異なる２つのレーザダイオード１０３、１０４とコリメータレンズ１１３および対物レンズ１１５との配置関係が不明であり、例えば光ピックアップ装置を小型化するためにコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５を小さくして焦点距離を小さくした場合に、２つのレーザダイオード１０３、１０４の配置によってはレーザ光、とりわけ波長の短いレーザ光がコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５の収差の影響を受け、ディスク面上でレーザ光が焦点を結ばなかったり、光スポットが変形する等の問題が生じ、その結果例えばディスク面の情報を正しく読みとれないといった課題を生じていた。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、波長の短いレーザ光に関して所定の位置からの配置ずれや光軸ずれを生じにくくした半導体レーザ装置、ならびに波長の短いレーザ光がコリメータレンズ１１３や対物レンズ１１５の収差の影響を受けにくくしてディスク面の情報を正しく読みとることのできる光ピックアップ装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子とは同一の筐体内に、かつ前記受光素子は前記半導体レーザ素子の出射光の光軸と垂直な面に配置され、前記光分岐素子はホログラム素子であって、前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸が少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から見た発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に直接入射することを特徴とする。
【００１０】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しているので、組立調整マージンの最も厳しい最短波長の光源の光軸を容易に調整できる。
【００１１】
また、本発明の別の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体は同一の筐体に配置され、前記光分岐素子は前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のさらなる別の半導体レーザ装置は、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体は同一の筐体に配置され、前記筐体を封止し、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光を透過するキャップが前記筐体の上部に配置され、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しているので、組立調整マージンの厳しい最短波長の光源の光軸を容易に調整できる。
【００１４】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体の外側面が多角柱の側面であり、前記多角柱の中心軸が、前記発振波長が前記最も短い半導体レーザ素子に関する発光点を通ることにより、半導体レーザ装置を例えば光ピックアップ装置へ組み込むときに、レーザ光の光軸に垂直な面内の調整がしやすくなる。
【００１５】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子の発振波長が、７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯のうちのいずれかであることにより、ＣＤ規格ディスクやＤＶＤ規格ディスクならびに、青色光源を使用するＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクの再生または記録に対応させることができる。
【００１６】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子が１チップに集積されたことにより、構成部品の点数を削減することができる。
【００１７】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子に関する各々の発光点が直径１５０μｍの円の内部に収まることにより、各光源からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、構成部品の配置ずれの影響を最小限に抑制することができる。
【００１８】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべてほぼ平行であることにより、例えば光ピックアップ装置を構成する際に同一の集光手段を用いることができる。
【００１９】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体には円筒面の一部を切り取った面を側面とする凸起が形成されたことにより、筐体の回転調整を容易にできる。
【００２０】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子からの出射光の方向より筐体を眺めたときの外形が、長方形と円弧とを組み合わせてできる形状であることにより、筐体の回転調整を容易にできる。
【００２１】
本発明の半導体レーザ装置は、かかる構成につき、筐体の上に光分岐素子が配置されたことにより、筐体内を光分岐素子により封止することができ、筐体内に搭載された半導体レーザ素子等を保護することができて半導体レーザ素子の信頼性を高めることができる。
【００２２】
本発明の光ピックアップ装置は、少なくとも２つが発光波長の異なる複数の半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を光記録媒体に導く光学素子とを有し、前記複数の半導体レーザ素子のうち発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関するレーザ光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通るものである。
【００２３】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関するレーザ光の光軸が光学素子のほぼ光学中心を通るので、発振波長が最も短いレーザ光について光学素子による収差の影響を受けにくくすることができる。
【００２４】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、記録媒体からの反射光のうち、発振波長が最も短い光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通ることにより、記録媒体からの反射光につき発振波長が最も短いものに関して光学素子による収差の影響を受けにくくすることができる。
【００２５】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、半導体レーザ素子の発振波長が、７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯のうちのいずれかであることにより、ＣＤ規格ディスクやＤＶＤ規格ディスクならびに、青色光源を使用するＨＤ−ＤＶＤ規格ディスクの再生または記録に対応させることができる。
【００２６】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、複数の半導体レーザ素子に関する各々の光軸が前記光学素子上で直径１５０μｍの円の内部に収まることにより、光軸に対する各光源からの出射光軸のずれ量を光学素子上で１５０μｍ以内に収めることができ、光学素子による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００２７】
本発明の光ピックアップ装置は、かかる構成につき、複数の半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべてほぼ平行であることにより、複数の半導体レーザ素子に対して同一の光学素子を用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２９】
（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図３を用いて説明する。図１は、本発明の半導体レーザ装置１を使用した光ピックアップ装置の構成を示す図である。情報記録媒体６がＤＶＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤色出射光（波長６５０ｎｍ帯）は赤色光光軸９（一点鎖線）に沿って回折格子２を透過したのち、コリメータレンズ３により平行光束に変換される。さらに、前記平行光束はビームスプリッタ４を透過したのち、対物レンズ５へ入射し、対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、ビームスプリッタ４により偏向され集光レンズ７を介して受光素子８へと導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤外出射光（波長７８０ｎｍ帯）は、赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０（点線）に沿って回折格子２に入射し、回折を受けて０次回折光（メインビーム）と±１次回折光（サブビーム）に分かれる。続いて、コリメータレンズ３により平行光束に変換され、ビームスプリッタ４を透過したのち、対物レンズ５へ入射し、対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、ビームスプリッタ４により偏向され集光レンズ７を介して受光素子８へと導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００３０】
この光ピックアップ装置において、赤色光光軸９すなわち最も波長の短い光に関する光軸はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光軸に一致している。すなわち、赤色光光軸９はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通る。
【００３１】
また、情報記録媒体６からの反射光のうち、赤色光に関する光軸は対物レンズ５および集光レンズ７の光軸に一致している。
【００３２】
この構成により、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する赤色光光軸９がコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通るので、赤色光についてコリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を受けにくくすることができ、それにより情報記録媒体６上で赤色光が焦点を結ばなかったり、赤色光の光スポットが変形するといったことを防止でき、その結果情報記録媒体６の情報を正しく読みとることができる。
【００３３】
また、赤色光光軸９と赤外光光軸１０とはほぼ平行であるので、コリメータレンズ３、対物レンズ５および集光レンズ７として赤色光と赤外光とを区別することなしに用いることができる。
【００３４】
また、この構成により、記録媒体からの反射光のうち、発振波長が最も短い赤色光光軸９が対物レンズ５および集光レンズ７の光学中心を通ることにより、情報記録媒体６からの反射光につき赤色光に関して光学素子による収差の影響を受けにくくすることができ、それにより集光レンズ７を介して受光素子８へ赤色光に関する反射光を確実に導くことができる。
【００３５】
以下では半導体レーザ装置１の構成について詳細に説明する。
【００３６】
図２は、半導体レーザ装置１の断面図であり、図３は半導体レーザ装置１を光軸方向から見た図面である。筐体１４の内部にはヒートシンク１２を介して、赤色光と赤外光を出射することのできる半導体レーザ素子が１チップに形成された半導体レーザアレイ素子１１が配置されている。また、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（後光）１８を受光するＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子１５が配置されている。さらに、半導体レーザアレイ素子１１の出射光（前光）１７の方向は赤色光ならびに赤外光をほぼ１００％透過させるキャップ１３が配置され、このキャップ１３と筐体１４とにより、半導体レーザアレイ素子１１と受光素子１５を封止することで信頼性を確保している。また、筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子１５からの信号を出力するための端子１６を有している。なお、図１および図２において、半導体レーザアレイ素子１１、ＡＰＣ用受光素子１５と端子１６との間の配線は、煩雑さを避けるために図示していない。
【００３７】
一方、半導体レーザ装置１を出射光（前光）１７の光軸方向から見ると、図３に示すように最外形が円弧になっており、赤色光の発光点１９が筐体１４のほぼ中心に位置し、赤外光の発光点２０は１５０μｍ以下離れて位置している。なお、図３において直交する２本の一点鎖線の交点は、筐体１４の中心を表す。このことは以下に示す図６、図８、図１１についても同様である。
【００３８】
以上、説明したように本実施形態においては、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の発光点１９を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果を有する。また、筐体１４を出射光（前光）方向から見たとき、最外形が円状であるので、本実施形態の半導体レーザ装置１を光ピックアップ装置へ組み込むときに容易に回転調整工程を導入することができるという効果も有する。
【００３９】
なお、本実施形態においてはコリメータレンズ３を使用する無限光学系での構成を示したが、コリメータレンズ３を使用しない有限光学系での構成においても同様に適応可能である。
【００４０】
また、本実施形態において半導体レーザ装置１の外形として円筒面の一部を切り取った面を側面とする凸起が形成されてもよく、半導体レーザ素子からの出射光の方向より筐体を眺めたときの外形が、長方形と円弧とを組み合わせてできる形状であってもよい。そのような構成により、筐体の回転調整を容易にできる。
【００４１】
（実施形態２）
本発明の第２の実施形態について図４〜図１１を用いて説明する。なお、実施形態１と同一の機能を有する素子については同一の符号を付記する。
【００４２】
図４は、本発明の半導体レーザ装置１を使用した光ピックアップ装置の構成を示す図である。情報記録媒体６がＤＶＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤色出射光（波長６５０ｎｍ帯）は赤色光光軸９に沿って、コリメータレンズ３に入射し、平行光束に変換される。さらに、前記平行光束は対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、戻り光となって半導体レーザ装置１へ入射する。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格のディスクの場合、半導体レーザ装置１からの赤外出射光（波長７８０ｎｍ帯）は、赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０に沿ってコリメータレンズ３に入射し、平行光束に変換される。さらに、前記平行光束は対物レンズ５により情報記録媒体６上へ集光される。情報記録媒体６からの反射光は前述した経路を逆に辿り、戻り光となって半導体レーザ装置１へ入射する。
【００４３】
なお、この光ピックアップ装置において、赤色光光軸９すなわち最も波長の短い光に関する光軸はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光軸に一致している。すなわち、赤色光光軸９はコリメータレンズ３および対物レンズ５の光学中心を通り、赤色光光軸９と赤外光光軸１０とはほぼ平行であり、かつその間隔は１５０μｍ以下である。すなわち、コリメータレンズ３および対物レンズ５において赤色光光軸９と赤外光光軸１０とは直径１５０μｍの円の内部に収まっている。
【００４４】
この構成により、赤色光および赤外光に対し、コリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００４５】
以下では半導体レーザ装置１の構成について詳細に説明する。
【００４６】
図５は、半導体レーザ装置１の断面図であり、図６は半導体レーザ装置１を光軸方向から見た図面である。筐体１４の内部にはヒートシンク１２を介して、赤色光と赤外光を出射することのできる半導体レーザ素子が１チップに形成された半導体レーザアレイ素子１１が配置されている。また、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（後光）１８を受光するＡＰＣ（オートパワーコントロール）用受光素子１５が配置されている。さらに、半導体レーザアレイ素子１１の出射光（前光）１７の方向には、赤外光に対して０次回折光ならびに±１次回折光を発生させる回折格子２と、情報記録媒体６からの戻り光２２を受光素子８へ回折または集光させるホログラム２１とが一体に集積されたホログラム素子２３がキャップとして配置されている。このホログラム素子２３と筐体１４とにより、半導体レーザアレイ素子１１と受光素子１５および８を封止することで信頼性を確保している。受光素子８はホログラム２１により回折または集光された戻り光２２を受光し、再生信号ならびに各種サーボ信号を検出する。また、筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子１５、８からのＡＰＣ信号、再生信号、各種サーボ信号を出力するための端子１６を有している。なお、図６において、半導体レーザアレイ素子１１、受光素子８、ＡＰＣ用受光素子１５と端子１６との間は通常Ａｕワイヤ等を用いるが、それらの配線は煩雑さを避けるために図示していない。
【００４７】
一方、半導体レーザ装置１を出射光（前光）１７の光軸方向から見ると、図６に示すように最外形が長方形と円弧とを組み合わせた形をしており、赤色光の発光点１９が筐体１４のほぼ中心に位置し、赤外光の発光点２０は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００４８】
以上、説明したように本実施形態においては、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、光分岐素子であるホログラム素子２３までも筐体１４内に配置および一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型および薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の発光点１９を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。また、筐体１４を出射光（前光）１７の方向から見たとき、最外形が長方形と円状を組み合わせた形をしており、本実施形態の半導体レーザ装置１を光ピックアップ装置へ組み込むときにＸ、Ｙ方向調整や回転調整のし易い構成になっている。従って、光ピックアップ組立調整工程が簡素化され、さらに組立歩留まりが向上するという効果を有する。
【００４９】
（第１の変形例）
なお、半導体レーザ装置の構成としては図５のような構成に変えて、図７のような構成を用いてもよい。この構成を使用する場合においても、光ピックアップの構成は図４とまったく同じである（図４の半導体レーザ装置１を図７の構成に置きかえればよい）。図７においては、受光素子８が形成されたシリコン基板２４に、図９の半導体レーザ素子まわりの詳細を示す断面図で示すようにエッチング溝を形成し、その底部に赤色光（波長６５０ｎｍ帯）と赤外光（波長７８０ｎｍ帯）とを出射することのできる半導体レーザ素子を１チップに集積化した半導体レーザアレイ素子１１が搭載されている。エッチング溝の一側面には反射ミラー２８が形成されており、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（前光）１７は反射ミラー２８により反射されて、シリコン基板２４の上部へと取り出される。シリコン基板２４は摺動部を有する筐体１４の内部に配置され、その上部には、回折格子２およびホログラム２１を一体化したホログラム素子２３が配置されている。すなわち、シリコン基板２４を、筐体１４およびホログラム素子２３で封止することによりシリコン基板２４を保護して信頼性を確保している。筐体１４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子８からの信号を出力するための端子１６を有している。半導体レーザ装置としての動作は、まず、情報記録媒体６がＤＶＤ規格ディスクの場合は、赤色光が赤色光光軸９に沿って半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、図７の半導体レーザ装置におけるホログラム２１により回折／集光され、その±１次回折光が受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格ディスクの場合は、赤外光が赤色光光軸９とほぼ平行な赤外光光軸１０に沿って回折格子２へ入射し、０次回折光および±１次回折光が生成される。これらの光はホログラム２１を透過し、半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、図７の半導体レーザ装置におけるホログラム２１により回折／集光され、その±１次回折光が受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００５０】
一方、図７の半導体レーザ装置を出射光（前光）の光軸方向から見ると、図８に示すように最外形が長方形をしており、反射ミラー２８を介した赤色光の見かけの発光点２６が筐体１４のほぼ中心に位置し、反射ミラー２８を介した赤外光の見かけの発光点２７は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００５１】
この構成においても、図４〜図６で説明したように、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、光分岐素子であるホログラム素子２３までも筐体１４内に配置／一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型／薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の見かけの発光点２６を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。また、筐体１４には組立調整時の回転調整が行いやすいように摺動部２５が設けられており、この摺動部２５に沿って回転調整を行うことで、赤色光の見かけの発光点２６を常に回転中心とした半導体レーザ装置の回転調整を行うことができるので、光軸調整が非常に行いやすく、また簡便になるという効果を有する。そのため、組立歩留まりも向上する。
【００５２】
（第２の変形例）
さらに、半導体レーザ装置の構成としては図５のような構成に変えて、図１０のような構成を用いてもよい。この構成を使用する場合においても、光ピックアップの構成は図４とまったく同じである（図４の半導体レーザ装置１を図１０の構成に置きかえればよい）。図１０においては、受光素子８が形成されたシリコン基板２４に、ヒートシンク１２を介して赤色光（波長６５０ｎｍ帯）と赤外光（波長７８０ｎｍ帯）とを出射することのできる半導体レーザ素子を１チップに集積化した半導体レーザアレイ素子１１が搭載されている。さらに受光素子８の上部には、半導体レーザアレイ素子１１からの出射光（前光）１７を反射するとともに、情報記録媒体６からの戻り光を反射させて受光素子８へ導く機能を有するプリズム２９が配置されている。シリコン基板２４は半導体レーザアレイ素子１１を駆動したり、受光素子８からの信号を出力するための端子１６を備えた筐体１４の内部に配置されており、その上部にはキャップ兼１／４波長板３０が配置されている。すなわち、シリコン基板２４を、筐体１４およびキャップ兼１／４波長板３０で封止することにより信頼性を確保している。半導体レーザ装置としての動作は、まず、情報記録媒体６がＤＶＤ規格ディスクの場合は、赤色光が半導体レーザアレイ素子１１から出射され、プリズム２９により反射され、キャップ兼１／４波長板３０を透過して図１０で示す半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、プリズム２９に屈折／入射し、反射を繰り返して受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。ここで、キャップ兼１／４波長板は戻り光雑音の影響を低減するために使用されている。一方、情報記録媒体６がＣＤ規格ディスクの場合は、赤外光が半導体レーザアレイ素子１１から出射され、プリズム２９により反射され、キャップ兼１／４波長板３０を透過して図１０で示す半導体レーザ装置から出射される。情報記録媒体６からの戻り光は、プリズム２９に屈折／入射し、反射を繰り返して受光素子８へ導かれ、再生信号ならびに各種サーボ信号が検出される。
【００５３】
一方、図１０の半導体レーザ装置を出射光（前光）の光軸方向から見ると、図１１に示すように最外形が長方形をしており、プリズム２９を介した赤色光の見かけの発光点２６が筐体１４のほぼ中心に位置し、反射ミラー２８を介した赤外光の見かけの発光点２７は１５０μｍ以下離れて位置している。
【００５４】
この構成においても、図４〜図６で説明したように、発振波長の異なる２つの半導体レーザ素子を同一の筐体１４に集積し、さらに再生信号および各種サーボ信号を検出するための受光素子８や、反射体であるプリズム２９やキャップ兼１／４波長板３０までも筐体１４内に配置／一体化したことにより、光ピックアップの構成を大幅に小型／薄型化することができるという効果を有する。さらに、光軸方向から筐体１４を見たときに、使用最短波長光源である赤色光の見かけの発光点２６を筐体１４の中心に位置させることで、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において、集光手段に対して筐体１４の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致するので、組立工程がさらに簡略化されるという効果も有する。そのため、組立歩留まりも向上する。
【００５５】
なお、実施形態１で説明した応用例は本実施形態においても同様に適応できる。
【００５６】
なお、上記実施形態に係る半導体レーザ装置および光ピックアップ装置において、用いる２つの半導体レーザ素子として、発振波長が７８０ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯または４００ｎｍ帯（３９０ｎｍ〜４２０ｎｍ）であるもののうちいずれか１つまたは２つを組み合わせて用いればよく、とりわけ波長４００ｎｍ帯の半導体レーザを用いたならば、ＨＤ−ＤＶＤ対応の光記録媒体を記録または再生することができる。
【００５７】
また、上記実施形態に係る半導体レーザ装置および光ピックアップ装置において、搭載する半導体レーザ素子は３つ以上であってもよい。その場合、それぞれの半導体レーザ素子の発光点が直径１５０μｍの円内に収まっていれば、各半導体レーザ素子からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、構成部品の配置ずれの影響を最小限に抑制することができる。また、それぞれの半導体レーザ素子の光軸が直径１５０μｍの円内に収まっていれば、各半導体レーザ素子からの出射光軸のずれ量を１５０μｍ以内に収めることができ、コリメータレンズ３および対物レンズ５による収差の影響を最小限に抑制することができる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置によれば、組立調整マージンの最も厳しい最短波長光源の光軸調整において集光手段の光軸に対して筐体の中心を調整するだけで、最短波長の光源が自動的に光ピックアップの光軸中心に一致させることができて組立工程が簡素化される。
【００５９】
また、本発明の光ピックアップ装置によれば、情報記録媒体上で最も波長の短いレーザ光が焦点を結ばなかったり、光スポットが変形するといったことを防止でき、その結果情報記録媒体の情報を正しく読みとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る光ピックアップ装置の概略を示す側面図
【図２】同半導体レーザ装置の断面図
【図３】同半導体レーザ装置の上面図
【図４】本発明の実施形態２に係る光ピックアップ装置の概略を示す側面図
【図５】同半導体レーザ装置の断面図
【図６】同半導体レーザ装置の上面図
【図７】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関する断面図
【図８】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関する上面図
【図９】同半導体レーザ装置の第１の変形例に関し、半導体レーザ素子まわりの詳細を示す断面図
【図１０】同半導体レーザ装置の第２の変形例に関する断面図
【図１１】同半導体レーザ装置の第２の変形例に関する上面図
【図１２】従来の半導体レーザ装置の概略図
【図１３】同光ピックアップ装置の概略を示す斜視図
【符号の説明】
１ 半導体レーザ装置
２ 回折格子
３ コリメータレンズ
４ ビームスプリッタ
５ 対物レンズ
６ 情報記録媒体
７ 集光レンズ
８ 受光素子
９ 赤色光光軸
１０ 赤外光光軸
１１ 半導体レーザアレイ素子
１２ ヒートシンク
１３ キャップ
１４ 筐体
１５ 受光素子
１６ 端子
１７ 出射光（前光）
１８ 出射光（後光）
１９ 赤色光の発光点
２０ 赤外光の発光点
２１ ホログラム
２２ 戻り光
２３ ホログラム素子
２４ シリコン基板
２５ 摺動部
２６ 赤色光の見かけの発光点
２７ 赤外光の見かけの発光点
２８ 反射ミラー
２９ プリズム
３０ キャップ兼１／４波長板
Claims (12)
- 発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子とは同一の筐体内に、かつ前記受光素子は前記半導体レーザ素子の出射光の光軸と垂直な面に配置され、
前記光分岐素子はホログラム素子であって、前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸が少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から見た発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に直接入射することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、
前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体は同一の筐体に配置され、
前記光分岐素子は前記筐体の上部に前記筐体を封止するためのキャップとして配置され、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と、受光素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光を反射する反射体と、光分岐素子とを備えた半導体レーザ装置であって、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子と受光素子及び前記反射体並びに前記光分岐素子は同一の筐体に配置され、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、１チップに集積化された半導体レーザアレイ素子であり、
前記筐体を封止し、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光を透過するキャップが前記筐体の上部に配置され、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の光軸がすべて少なくとも筐体の外部に配置された光学素子に至るまですべてほぼ平行であり、かつ前記筐体からの出射光軸の方向から反射体を介して見た前記半導体レーザ素子に関する見かけの発光点のうち、発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関する発光点が前記筐体のほぼ中央に位置しており、
前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子から出射され、情報記録媒体によって反射された戻り光のうち前記光分岐素子によって分岐された戻り光はいずれも前記受光素子に入射することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子からの出射光の方向より前記筐体を眺めたときの外形が、長方形と円弧とを組み合わせてできる形状であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
- 前記受光素子は基板に形成されており、前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子は、前記基板に形成された溝の底部に搭載され、
前記溝の一側面に前記反射体が形成されていることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 前記筐体には摺動部を有することを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ装置。
- 前記反射体と前記光分岐素子とは共通のプリズムで構成されることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
- 前記キャップは１／４波長板を兼ねることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置。
- 前記発振波長の異なる少なくとも２つの半導体レーザ素子に関する各々の発光点が直径１５０μｍの円の内部に収まる請求項１ないし８のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 請求項１ないし９のいずれかに記載の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置からの出射光を光記録媒体に導く光学素子とを備えた光ピックアップ装置であって、
前記複数の半導体レーザ素子のうち発振波長が最も短い半導体レーザ素子に関するレーザ光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通る光ピックアップ装置。 - 前記光記録媒体からの反射光のうち、発振波長が最も短い光の光軸が前記光学素子のほぼ光学中心を通る請求項１０記載の光ピックアップ装置。
- 前記光学素子がレンズである請求項１０または１１に記載の光ピックアップ装置。
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