JPH03112184A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に光デイスクピ
ックアップ用の光源に適する。

（ロ）従来の技術 現在、光ディスクの情報信号の検出方法として、光ディ
スクからの反射光をビームスプリッタで分離し、これを
受光素子で検出する方法が用いられている。またレーザ
光の光ディスクに対する７オーカスエラーの検出にはシ
リンドリカルレンズを用いた非点収差法が用いられてい
る。

一方、上述の検出方法において用いられるビームスプリ
ッタやシリンドリカルレンズ等の光学部品を削減するこ
とを目的として、応用物理、第５１巻、第４号（１９８
２）、４５０〜４５３頁に開示されている如く、レーザ
光の戻り光による発振状態の変化を利用して信号検出を
行う光デイスクピックアップが提案されている。

第４図は斯る信号検出方法を採用した光デイスクピック
アップを示し、例えば米国特許第４，１９０．７７５号
明細書及び図面に記載されている。

図において、半導体レーザチップ（１０）からの出射光
（１１）はロッドレンズ（１２）によって光ディスク（
１３）の信号記録面（１３’）上に集光され、記録情報
を得て反射される。その反射光は上記の逆過程を辿って
再びレーザチップ（１０）内に戻ってくる（以下、この
レーザチップ（１０）に戻ってくる反射光を戻り光と称
する）。この戻り光の影響によってレーザチップ（ｌＯ
）の後方出射光出力などの発振特性に変化が生じる。

この変化、例えばレーザチップ端子間電圧の変化は、第
５図に示すように、戻り先車（半導体レーザの出射光出
力に対する戻り光出力の割合）の増加によって、ある領
域で単調減少となる。

従って、このレーザチップ端子間電圧を測定することに
よって、光デイスク反射面の反射率の変化、即ちピット
の有無を検出することができる。

第６図は、第４図のレーザチップ端子間電圧の変化によ
る信号Ｓを模式的に表したものである。

図において横軸は、光ディスクの回転方向に対応した時
間軸である。

例えば、図中Ａで示す如く、半導体レーザ光の焦点がピ
ット上にあるときは反射率が低く、従って戻り先車も低
くなるので、信号Ｓの値はｓｈ（高電位）となる。また
、図法Ｂで示す如く焦点がピット以外の反射面にあると
きは、反射率が高くなるので、信号Ｓの値はＳＩＣ低電
位）になる。このように、ピットの有無によって第６図
のようなパルス状の信号が得られ、このｓｈ、ｓｔがピ
ット情報たるＨＦ信号となる。

次に、斯る装置におけるトラッキングエラー信号の検出
方法を説明する。

半導体レーザ光の焦点スポットがトラックがらずれると
スポット内の後反射部分が増えるため、第６図に示す信
号Ｓの最大値がｓｈよりも小さくなる。従って、その減
少量を検出することによってトラッキングエラー信号の
検出を行うことができる。さらに、フォーカスエラー信
号の検出は、半導体レーザ光の焦点位置が光デイスク反
射面からずれると戻り光がレーザチップ発光点（レーザ
共振器端面上のレーザ出射点）に収束せずぼやけ、レー
ザ共振器に光結合する光の割合、即ち実質的な戻り先車
が低下するため第６図に示す信号Ｓの最小値がＳｉより
も大きくなることを利用し、その増加量を検出すること
により行われる。

また、戻り先車が高いとき、戻り光の影響によって第６
図中Ｂに示すように戻り光誘起信号が生じるが、この戻
り光誘起信号の周波数は、半導体レーザ発光点から外部
反射面までの距離によって単調に変化するので、その周
波数を検出することにより７オ一カスエラー信号を得る
方法も考えられている。

以上のように、斯る装置におけるＨＦ信号、トラッキン
グ信号及び７オ一カスエラー信号は、これらが混合され
た信号Ｓから得られる。ＨＦ信号は後段回路によって信
号処理された後、オーディオディスクの場合は音に変換
される。信号Ｓから分離されたトラッキングエラー信号
及び７オ一カスエラー信号は、第４図に示される光学系
駆動ユニット（１４）に送られる。光学系駆動ユニット
（１４）はその信号にしたがって、レーザ光の焦点スポ
ットがトラック上を走査するように、光学系カートリッ
ジ（１５）及びカートリッジホルダー（１６）の全体を
サーボ駆動することになる。（ハ）発明が解決しようと
する課題しかるに、上記従来の光ピツクアップにおいて
は、各エラー信号を信号Ｓのパルスの最大値及び最小値
の基準値（）オーカス及びトラッキングがあっていると
きの値）からのずれを検出することで行っているが、こ
の方法では、トラックずれあるいは焦点ずれが基準位置
のどちら側にずれているかが判別できない。

さらに従来技術による場合には、全ての信号を単一のビ
ームで読み取るため、トラックずれや焦点ずれが互いの
信号に影響し合い、各エラー信号のＳ／Ｎ比が劣化し、
引いてはＨＦ信号のＳ／Ｎ比も悪くなるといった問題が
生じる。

従って本発明は、簡単な光学系と信号処理系を有し、Ｓ
／Ｎ比のよい各エラー信号が得られ、しかも耐振動特性
の良い光デイスクピックアップが実現可能な半導体レー
ザ装置を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、夫々同一方向にレーザ光を出射する３個の発
行点を有する半導体レーザ装置であって、上記発光点の
うち２個は他の１個の発光点を基準として上記レーザ光
の光軸に沿って互いに逆方向にずれて配され、且つ上記
他の１個の発光点は上記２個の発光点から出射される各
レーザ光の光軸を含む平面上からずれて配されているこ
とを特徴とする。

（ホ）作用 本発明によれば、３個の発光点のうち２個の発光点を、
他の１個の発光点を基準として上記レーザ光の光軸に沿
って互いに逆方向にずらすことによって焦点ずれを検出
することができ、また上記他の１個の発光点を上記２個
の発光点から出射される各レーザ光の光軸を含む平面上
からずらすことによってトラックずれの方向及び量を検
出することができる。

（へ）実施例 第１図に本発明装置の一実施例を示す。本実施例装置で
は３つのレーザチップ（ｌａ）（ｌｂ）（Ｉｃ）がサブ
マウント（２）上にハイブリッド集積化されている。各
レーザチップ（ｔａ）（１ｂ）（ｌｃ）は夫々同一方向
にレーザ光（３ａ）（３ｂ）（３ｃ）を出射する発光点
（４ａ）（４ｂ）（４ｃ）を持ち、発光点（４ａ）（４
ｃ）が発光点（４ｂ）を基準にレーザ光の光軸に沿って
互いに逆方向に同じ距離だけずれるようにサブマウント
（２）上に配置されている。さらに発光点（４ｂ）は発
光点（４ａ）　　（４ｃ）から出射される各レーザ光の
光軸を含む平面（５）上からずれて配されている。

本実施例装置ではレーザチップ（ｌａ）（１ｂ）（ｌｃ
）の後方出射光側に、各後方出射光に対応して３個の受
光素子（６ａ）（６ｂ）（６Ｃ）が設けられ、戻り先に
よるレーザチップ（１ａ）（ｌｂ）（ｌｃ）の後方出射
光出力の変化から各信号を検出する構成としている。ま
た、各後方出射光のクロストークを防止するため、レー
ザチップ（ｌａ）（ｌｂ）（ｌｃ）と受光素子（６ａ）
（６ｂ）（６ｃ）との間には各後方出射光を分離して各
受光素子（６ａ）　　（６ｂ）　　（６ｃ）に導くため
の導波溝（７）（７）（７）を有する光ガイド（８）が
配されている。

本実施例装置においてレーザ光（３ａ）（３ｂ）（３ｃ
）単一の集光レンズ（図示せず）で絞られ、第２図に示
すようにディスク面に集光される。即ち、レーザ光（３
ｂ）は記録信号トラック（９）上に集光され、レーザ光
（３ａ）（３ｃ）は共に記録信号トラック（９）から同
じ方向へわずかにずれた位置に集光される。ここで第２
図は７オーカシング、トラッキングとも正常な状態を示
したもので、この時レーザ光（３ｂ）はジャスト７オー
カス、レーザ光（３ｂ）はアウトフォーカス、レーザ光
（３ｃ）はインフォーカスの状態にある。

次に本実施例における記録信号、７オ一カスエラー信号
、トラッキングエラー信号の読み取り方法を説明する。

一般にレーザチップに戻り光が入射すると、その後方出
射光出力は戻り先車の増加と共に増加する。従って、記
録信号トラック（９）上に集光されるレーザ光（３ｂ）
が戻り光となるレーザチップ（Ｉｂ）の後方出射光出力
の高電位及び低電位を判別することによって、光デイス
ク面の反射率の変化、即ちピットの有無を検出すること
ができる。

また、レーザ光（３ｂ）がディスク面上で収束している
時、レーザ光（３ａ）（３ｃ）はディスク面を挟んで互
いに逆方向に同じ距離だけはなれた位置に収束点を持つ
ため、各レーザ光（３ａ）（３ｃ）も各レーザチップ（
ｌ　ａ）　　（１ｃ）の各発光点（４ａ）（４ｃ）から
ずれて収束する。ここで例えばレーザチップとディスク
面との距離が離れると、レーザ光（３ａ）の収束点がデ
ィスク面に近づき、レーザ光（３ｃ）の収束点がディス
ク面から遠ざかる。同様に戻り光の収束点もレーザチッ
プ（１ａ）で発光点（４ａ）に近づき、レーザチップ（
１ｃ）で発光点（４ｃ）から遠ざかる。即ち、戻り光の
収束点が発光点から遠ざかるほど発光点に入射する光密
度が小さくなるため、実質的な戻り先車も小さくなる。

従って、レーザチップとディスク面との距離の変化によ
って、レーザチップ（１ａ）　　（ｌ　ｃ）の後方出射
光出力は？ｔＳ３図に示す如くなる。

図において横軸はディスク面のレーザチップに対する位
置を示し、左側にいくほどレーザチップから離れる。ま
たＰａ、Ｐｃは夫々レーザチップ（１ａ）　　（１ｃ）
の後方出射光出力を示す。ここで、レーザチップ（１ａ
）の発光点（４ａ）とレーザチップ（１ｃ）の発光点（
４Ｃ）とのレーザ光軸方向のずれは、各レーザチップ（
１ａ）（１ｃ）の後方出射光出力Ｐａ、Ｐｃの互いのピ
ーク位置とすそ好位置とが一致するように設定される。

斯る構成において、ＰａとＰｃの差を取ることによって
７オ一カスエラー信号が得られる。即ち、Ｐａ−Ｐｃの
値の符号によってディスク面のずれ方向が検出され（正
で遠く、負で近い）、その値によってずれ量が検出され
る。但し、斯るフォーカスエラーの検出はディスク面の
位置が第３図中２本の破線の間にある場合にしか行えな
い。

また本実施例装置におけるトラッキングエラー信号はＰ
ａとＰｃとの和信号に基づき得られる。

即ち、第２図においてレーザ光（３ｂ）の記録信号トラ
ック（９）から図中矢印方向にずれると、レーザ光（３
ａ）（３ｃ）も同時にずれ、レーザ光（３ａ）（３ｃ）
はともに、記録信号トラック（９）にかかる部分が増え
る。するとレーザ光（３ａ）（３ｃ）の戻り光量は夫々
減るため、Ｐａ、Ｐｃの和信号は小さくなる。逆にレー
ザ光（３ｂ）の位置が矢印と逆方向にずれると、レーザ
光（３ａ）（３ｃ）の記録信号トラック（９）にかかる
部分が減るためＰａとＰｃの和信号は大きくなる。従っ
て、レーザ光（３ｂ）が記録信号トラック（９）の中、
Ｃ，−＜こあるときのＰａとＰｃの和を基準値として、
これと和信号を比較することによって、トラッキングず
れの方向及び量が検出できる。また、ディスク面が第３
図中２本の破線の間にあれば、一定のトラッキング位置
において和信号が一定であるので、フォーカスエラーに
よる和信号の変化はなく、正確なトラッキング信号が得
られる。

本実施例装置では３つのレーザチップ（１ａ）（ｌｂ）
（Ｉｃ）をハイブリッド集積化したが、３本のレーザ光
を出射するモノリシック型のレーザチップを用いてもよ
い。この場合、リッジを有する基板上に各半導体層を形
成し、リッジの上下に発光点を設けることによって各発
光点を所定の間隔にずらし、さらに一方の共振器端面側
にドライエツチングによって段差を形成し、各発光点を
レーザ光の光軸方向に沿ってずらせばよい。

また、各発光点をレーザ光の光軸方向にずらす方法とし
て、同一面上にある各発光点の前に屈折率が１より大き
く、且つ各発光点毎に厚さの異なる光学媒質を配置し、
実効的な発光点の位置を変える方法を用いてもよい。

（ト）発明の効果 本発明によれば、３個の発光点のうち２個の発光点を、
他の１個の発光点を基準として上記レーザ光の光軸に沿
って互いに逆方向にずらして配し、且つ上記他の１個の
発光点を上記２個の発光点から出射される各レーザ光の
光軸を含む平面上からずらして配すことによって、互い
に影響を及ぼすことなく７オ一カスエラー信号及びトラ
ッキングエラー信号が得られ、正確なずれ方向及びずれ
量が検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示し、同図（ａ）は正面図
、同図（ｂ）は上面図、第２図はディスク面上における
各レーザ光の配置を示す模式図、第３図は本実施例装置
において得られる各信号を示す波形図、第４図は従来装
置を示す断面図、第５図はレーザチップの戻り光重に対
する端子間電圧の変化を示す特性図、第６図は従来装置
において得られる信号を示す波形図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）夫々同一方向にレーザ光を出射する３個の発光点
   を有する半導体レーザ装置において、上記発光点のうち
   ２個は他の１個の発光点を基準として上記レーザ光の光
   軸に沿って互いに逆方向にずれて配され、且つ上記他の
   １個の発光点は上記２個の発光点から出射される各レー
   ザ光の光軸を含む平面上からずれて配されていることを
   特徴とする半導体レーザ装置。