JPH04328337A - 半導体レーザ装置及びこの半導体レーザ装置を使用した光ピックアップ装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームによる照
射と入射ビームの検出とを行う装置に用いる半導体レー
ザ装置及びこの半導体レーザ装置を使用した光ピックア
ップ装置に関する。

【０００２】

【従来技術】光ピックアップ装置は、半導体レーザ等の
光源から発せられた光を光学記録媒体に照射して、光学
記録媒体で反射され変調された反射光を光検出器で検出
することによって情報の記録および再生を行う。このよ
うな光ピックアップ装置では、対物レンズ、半導体レー
ザ、ビームスプリッタ、光検出器等の多くの光学部品を
必要とするため、従来、装置の小型化、軽量化を図るこ
とが困難であった。

【０００３】そこで、近年、図１５に示すように、プリ
ズムを使用して、部品点数を少なくし、装置全体の小型
化を図った光ピックアップ装置が多数提案されている。 例えば、特開昭６２−１９６８８０号公報には、共通の
半導体基板３１に、半導体レーザ３２と光検出器３３を
形成するとともに、半導体基板３１上に光検出器３３を
覆うように、例えば断面台形のプリズム３４を固定して
、プリズム３４の半導体レーザ３２に対向する端面３４
ａにはビームスプリッタとしての機能をもたせるように
構成した光ピックアップ装置が提案されている。そして
、半導体レーザ３２から射出されたレーザ光は前記プリ
ズム３４の端面３４ａで反射されて、対物レンズ３５を
介して、照射ビームとなって図示していない光学記録媒
体に入射する。一方、光学記録媒体からの反射ビームは
、再び対物レンズ３５を介してプリズム３４の端面３４
ａに入射し、プリズム３４内を通過して光検出器３３に
入射するようになっている。

【０００４】このような光ピックアップ装置において、
情報の記録および再生を正確に行うためには、トラッキ
ング及びフォーカシングを行う必要がある。一般的にト
ラッキングは、光検出器で検出された光情報からトラッ
キングエラー信号を検出し、トラッキングエラー信号に
基づいて、アクチュエータを用いて対物レンズをトラッ
キング方向に駆動させて行う。フォーカシングについて
も同様で、光検出器で検出された光情報からフォーカシ
ング信号を検出し、フォーカスエラー信号に基づいて、
アクチュエータを用いて対物レンズをフォーカス方向に
駆動させて行う。従って、従来の光ピックアップ装置に
は、対物レンズをトラッキング方向に駆動する駆動手段
としてアクチュエータ３６が設けられており、トラッキ
ングエラー信号をこのアクチュエータ３６に供給すると
、アクチュエータ３６ではこのトラッキングエラー信号
に基づいて対物レンズ３５を駆動し、トラッキングエラ
ーの補正を行う。また、フォーカシングについても同様
に対物レンズ３５をフォーカス方向に駆動する駆動手段
としてのアクチュエータ３７が設けられており、フォー
カスエラー信号をこのアクチュエータ３７に供給し、ア
クチュエータ３７ではこのフォーカスエラー信号に基づ
いて対物レンズ３５を駆動し、フォーカスエラーの補正
を行うのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、光ピ
ックアップ装置は、半導体基板上に半導体レーザとプリ
ズムとを設けて装置の小型化を図っている。しかしなが
ら、このように小型化したピックアップ装置でも、トラ
ッキング及びフォーカシング動作はアクチュエータを用
いて対物レンズを駆動することによって行っている。こ
れらのアクチュエータは、対物レンズを駆動させるため
、半導体基板１の外部に設置せざるを得ず、従来の光ピ
ックアップ装置では小型化は限界があった。また、この
ような光ピックアップ装置では、光源として半導体レー
ザ装置を使用しているが、個々の半導体レーザには発光
点のバラツキがあるため、従来の半導体レーザ装置では
このバラツキの調整が面倒であり、レーザビームを所望
の方向に照射することは困難であった。また、半導体レ
ーザを基板上に設置する際に、高度な位置決め精度が要
求され、位置決め作業に時間がかかるという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、このうよな不具合を解消するた
めになされたもので、半導体レーザを設置する際に高度
な位置決め精度を必要としない半導体レーザ装置を提供
するとともに、この半導体レーザ装置を使用して、小型
化、軽量化を図った光ピックアップ装置を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】半導体レーザと、この半
導体レーザから射出されるレーザビームを反射させるミ
ラーと、このミラーを回動及びミラー面に対して垂直方
向に駆動させるアクチュエータとを共通の基板に設けて
成ることを特徴とする半導体レーザ装置とした。

【０００８】また、半導体レーザと、ミラーと、このミ
ラーを駆動させるアクチュエータと、前記半導体レーザ
から射出され、前記ミラーで反射された光ビームを対物
レンズを介して光学記録媒体へ導くとともに前記光学記
録媒体からの反射ビームを光検出器に導くプリズムとを
具えた光ピックアップ装置において、前記半導体レーザ
、前記ミラー、前記アクチュエータとを設けた共通の基
板に前記光検出器を設け、前記光検出器の出力に基づい
て、前記ミラーを回動駆動させて前記半導体レーザから
射出されるレーザビームを偏向させ、光学記録媒体への
照射ビームのトラッキングを行い、かつ前記ミラーをミ
ラー面に対して垂直方向に駆動させて前記半導体レーザ
から射出されるレーザビームの光路長を可変し、照射ビ
ームのフォーカシングを行うことを特徴とする光ピック
アップ装置とした。

【０００９】

【作用】このように、本発明の半導体レーザ装置におい
ては、半導体レーザと、この半導体レーザから射出され
るレーザビームを偏向及び光路長を可変させるミラーと
、このミラーを駆動するアクチュエータとを共通の基板
に設けるようにしているので、半導体レーザに発光点の
バラツキがあっても、本発明の半導体レーザ装置ではミ
ラーを回動させてレーザビームの進行方向及びミラーを
光軸方向に駆動することで光路長を容易に補正すること
ができる。

【００１０】また、本発明の光ピックアップ装置では、
前記の半導体レーザ装置を利用して、半導体レーザおよ
び光検出器とを設けた基板と共通の基板にミラーおよび
このミラーを駆動させるアクチュエータを設けるように
しており、このミラーのトラッキングおよびフォーカシ
ング機能を持たせるように構成している。したがって、
本発明のピックアップ装置では、トラッキング及びフォ
ーカシング手段は基板に設けられており、対物レンズ近
傍には、アクチュエータを設ける必要はない。したがっ
て、対物レンズを含む可動部の質量を小さくすることが
できるとともに、高速アクセス時の対物レンズのトラッ
キングおよびフォーカシング方向の振れを防止すること
ができる。また、従来の装置に比べてさらに部品点数が
軽減され、装置全体の小型化、軽量化を図ることができ
る。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明してゆく。図１は本発明の第１実施例に係る装置の
断面図であり、図２は平面図である。図１に示すとおり
、半導体基板１は上面の一部に傾斜部１ａを備えており
、当該傾斜部１ａの斜面上に半導体レーザ２を設置する
。半導体基板１の前記半導体レーザ２から出射されるレ
ーザビームが照射される位置に、可動ミラー及び可動ミ
ラーを回動及びミラー面に対して垂直方向に駆動させる
アクチュエータとを設置する。

【００１２】可動ミラーを形成するミラー部とこれを駆
動するアクチュエータは、図１、図２Ａで示されるよう
にエッチング等で形成される。その具体的構成を説明す
ると、半導体基板１の表面幅方向（Ｚ方向）に支持軸４
ａを設け、この支持軸４ａを支軸として可動部４ｂを回
動自在及び上下動（Ｙ方向）自在に設け、この可動部４
ｂの表面に反射膜４ｃを形成してミラーとして作用させ
る。さらに、可動部４ｂの表面及び裏面のＸ方向両端に
電極４ｄ〜４ｇを形成する。一方、可動部４ｂの下方に
位置し、可動ミラーおよびアクチュエータを支持してい
るガラス基板４ｍの表面に、可動部４ｂ裏面の電極４ｆ
，４ｇに対向した電極４ｈ，４ｉを形成する。また、可
動部４ｂの上方に位置し、ガラス基板４ｍ上部に可動部
４ｂ表面の電極４ｄ及び４ｅに対向した電極４ｊ及び４
ｋを形成する。

【００１３】このように構成されたアクチュエータの動
作を説明すると、電極４ｊと可動部４ｂの表面に取り付
けられた電極４ｄの間及び電極４ｉと可動部４ｂの裏面
に取り付けられた電極４ｇの間に電圧を印加すると、電
極４ｊと電極４ｄの間及び電極４ｇと電極４ｉの間に静
電引力が発生し、ミラーが時計回りに回動する。一方、
電極４ｋと電極４ｅの間及び電極４ｈと電極４ｆの間に
電圧を印加すると、ミラーは反時計回りに回動する。ま
た、電極４ｊと電極４ｄの間及び電極４ｋと電極４ｅの
間に電圧を印加するとミラーは上方に移動する。一方、
電極４ｈと電極４ｆの間及び電極４ｉと電極４ｇの間に
電圧を印加するとミラーは下方に移動する。なお、可動
部４ｂに付設する電極は、図２Ｂに示すように回動用の
電極４ｐとミラー面に対して垂直方向に駆動せるための
電極４ｑとを独立させてもよい。このようにミラーを回
動及びミラー面に対して垂直方向（Ｙ方向）に駆動する
ことで、光ビームの進行方向を変えたり光路長を変えた
りすることができ、半導体レーザの発光点のずれを容易
に補正することが可能となり、半導体レーザを基板に設
置する際に位置決めが容易になる。

【００１４】図３は本発明の第２実施例に係る装置の平
面図であり、図４は図３におけるＡ−Ａ断面図であり、
図５は一部切り欠き正面図であり、図６はＢ−Ｂ断面図
である。第１実施例と対応する個所には同一符号を付し
た（以下の実施例についても同様）。半導体基板１の長
さ方向一端近傍の片側寄りに半導体レーザ２が、プリズ
ム３の入射面に対して所定の角度を有するように設けら
れ、半導体レーザ２側の面３ａには入射光の一部を透過
させる膜が設けられ、プリズム３の近傍に光ビームを偏
向及び光路長を可変するための可動ミラー４がエッチン
グ等により形成されている。また、光学記録媒体（図示
していない）に到達する以前の光ビームを受光する位置
に、光ビームの出力を検出するための受光素子５が形成
され、光学記録媒体からの反射光を受光する位置にトラ
ッキング及びフォーカス信号を検出するための受光素子
６が形成されている。また、プリズム３の上面に平行平
板７が設けられ、プリズム３と平行平面７との間には半
透過膜８が設けられている。

【００１５】このように構成されている本実施例の動作
を説明すると、半導体レーザ２から出射された光ビーム
はその一部が、図５に示すようにプリズム３の面３ａで
可動ミラー４側に反射され、反射光は光学記録媒体側に
導かれる。同時に光ビームの一部は、図４に示すように
プリズム３の面３ａ、半透過膜８を透過し平行平板７の
面７ａで反射され、受光素子５に導かれ、さらに他の一
部はプリズム３の面３ａを通過し半透過膜８で反射され
、受光素子５に導かれる。受光素子５に導かれた光ビー
ムは電気信号に変換され、半導体レーザ２の光量を制御
するための信号となる。次に可動ミラー４で反射された
光ビームは、図５に示すように集光レンズ（図示してい
ない）に入射することにより光学記録媒体の記録面上に
集光され、情報の記録、再生が行われる。光学記録媒体
で反射された光ビームは、再び集光レンズを透過し前記
可動ミラー４に導かれ、ここで反射された後に図６に示
すようにプリズム３を透過し、半透過膜８により反射さ
れる光路と、半透過膜８を透過した後、平行平板７の面
７ａで反射される光路との２つに分離され受光素子６で
それぞれ受光される。そしてトラッキングエラー信号、
フォーカスエラー信号が検出される。

【００１６】次に上記各信号の検出方法を説明すると、
受光素子６は、図７に示すように９つの領域（６ａ〜６
ｉ）に分割されている。そして、トラッキングエラー信
号（ＴＥＳ）は、各領域の出力を次式のように演算する
ことで検出される。 ＴＥＳ＝（６ｄ＋６ｅ＋６ｆ）−（６ｇ＋６ｈ＋６ｉ）
また、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、例えばビー
ムサイズ法により演算することで検出される。 ＦＥＳ＝（６ａ−６ｂ＋６ｃ）−（６ｄ−６ｅ＋６ｆ＋
６ｇ−６ｈ＋６ｉ） 駆動アクチュエータの構成と動作については、第１実施
例と同様で、電極４ｊと可動部４ｂの表面に取り付けら
れた電極４ｄの間及び電極４ｉと可動部４ｂの裏面に取
り付けられた電極４ｇと電極４ｉの間にトラッキングエ
ラー信号に基づく電圧を印加すると、電極４ｊと電極４
ｄの間及び電極４ｉと電極４ｇの間に静電引力が発生し
、ミラー４が時計回りに回動する。一方、電極４ｋと電
極４ｅの間及び電極４ｈと電極４ｆの間にトラッキング
エラー信号に基づく電圧を印加すると、ミラー４は半時
計回りに回動する。このようにミラー４を回動させ、ミ
ラー４で反射する光ビームの進行方向を変えて、対物レ
ンズを通過後の照射ビームの光学記録媒体上におけるト
ラックからのずれ量を補正する。

【００１７】また、電極４ｊと電極４ｄ間及び電極４ｋ
と電極４ｅの間にフォーカスエラー信号に基づく電圧を
印加するとミラー４は上方に移動する。一方、電極４ｈ
と電極４ｆの間及び電極４ｉと電極４ｇの間にフォーカ
スエラー信号に基づく電圧を印加するとミラー４は下方
に移動する。このようにミラー４をミラー面に対して垂
直方向に駆動させ、ミラー４で反射する光ビームの光路
長を変えて、対物レンズを通過後の照射ビームの光学記
録媒体上の光軸方向の合焦点のずれ量を補正する。以上
のように第２実施例においては、同一半導体基板上に半
導体レーザ、プリズム、受光素子の他に、トラッキング
及びフォーカシングを行うアクチュエータを形成するこ
とによって半導体レーザを基板に設置する際に位置決め
が容易になる他、対物レンズ近傍にアクチュエータを設
ける必要がなくピックアップ装置全体を小型、軽量にで
きる。

【００１８】図８は本発明の第３実施例に係る断面図で
ある。第１の半導体基板１の上方片側よりに、第２の半
導体基板９が配置され、第１の半導体基板１のほぼ中央
位置に半導体レーザ２が設けられ、半導体レーザ２の近
傍に第２の半導体基板９を支持するようにプリズム３が
設けられている。プリズム３の面３ａには入射光の一部
が透過する膜がコートされている。半導体レーザ２から
の光ビームがプリズム３の面３ａで反射されて導かれる
第２の半導体基板９の下面には反射面９ａが形成され、
反射面１１ａで反射された光ビームが導かれる第１の半
導体基板１には可動ミラー４がエッチング等により設け
られている。また、プリズム３の下面側の第１の半導体
基板１上面にはトラッキングエラー信号及びフォーカス
エラー信号検出用の受光素子１０、半導体レーザ２の出
力検出用の受光素子５を、さらにプリズム３の上面側の
第２の半導体基板９の下面にはフォーカスエラー信号検
出用の受光素子１１が設けられている。図９はこのよう
に構成された第１の半導体基板１に配置された各素子を
示したものであり、図１０は、第２の半導体基板１１に
配置された各素子を示したものである。

【００１９】このように構成されている本実施例の動作
を説明すると、半導体レーザ２から射出された光ビーム
の一部は、ブリズム３の面３ａを透過し受光素子５に導
かれ出力が検出され、半導体レーザ２の光量制御がなさ
れる。一方、光ビームの他の一部は、プリズム３の面３
ａで反射され、第２の半導体基板下面の反射面９ａ、可
動ミラー４、再び反射面９ａ再び可動ミラー４で反射さ
れ図示しない集光レンズを介して光学記録媒体の記録面
に集光され、情報の記録、再生が行われる。記録面で反
射された光ビームは再び集光レンズを透過し、可動ミラ
ー４、反射面９ａで２回づつ反射されプリズム３の面３
ａに導かれる。そして、面３ａを透過した光ビームは表
面に半透過膜が形成されている受光素子１０に導かれ、
一部は反射され受光素子１１に導かれる。

【００２０】各受光素子での信号の検出方法は、第２実
施例と同様である。先ずトラックエラー信号（ＴＥＳ）
は、次式の演算のように検出される。 ＴＥＳ＝（１０ａ　＋１０ｂ　＋１０ｃ）−（１０ｄ　
＋１０ｅ　＋１０ｆ）また、フォーカスエラー信号（Ｆ
ＥＳ）は次式のように検出される。 ＦＥＳ＝（１０ａ　−１０ｂ　＋１０ｃ　＋　１０ｄ−
１０ｅ　＋１０ｆ）−（１１ａ−１１ｂ　＋　１１ｃ） 駆動アクチェータの構成と動作については、前記各出実
施例と同様であるので説明を省略する。以上のように本
実施例のような構成にすると、第２実施例と同様な効果
を得ることができる他、第２実施例に比べて光ビームが
可動ミラー４と反射面９ａの間を複数回反射しているの
で、偏向角及び光路長の変化量を大きくとることができ
る。

【００２１】次に可動ミラー４の支持構成について説明
する。各実施例において、可動ミラー４はアクチュエー
タにより回動およびミラー面に対して垂直方向に駆動可
能とされている。その具体的構成としては、図１１（Ａ
図は平面図、Ｂ図は側面図）に示すようなクランク状の
支持軸４ａとすればよい。支持軸４ａの固定部１２との
連続部４ａ−１は、可動部４ｂを回動させる際に捩れる
ように動作をする。また中央のクランク状のバネ部分４
ａ−２は、可動部４ｂをミラー面に対して垂直方向に動
作させる際にストロークをかせぐように作用する。

【００２２】図１２は、支持軸４ａの他の実施例を示し
たもので、Ａ図は平面図、Ｂ図はＡ図におけるＡ−Ａ断
面図である。この実施例では支持軸４ａを偏平な板状に
形成して、回動およびミラー面に対して垂直方向に駆動
可能にしてある。そして、支持軸４ａの幅方向と高さ方
向の比を、幅方向を大きくとることで回動量より、ミラ
ー面に対して垂直方向のストロークをかせぐようにして
ある。

【００２３】図１３は、支持軸４ａの他の実施例を示し
たもので、固定部１２との連続部４ａ−３は、可動部４
ｂとの連続部４ａ−４より広い幅に形成してある。この
ように形成することにより、固定部１２との連続部４ａ
−３はミラー面に対して垂直方向に駆動させる場合に作
用させ、可動部４Ｂとの連続部４ａ−４はミラーを回動
させる場合に作用させることができる。

【００２４】図１４は、支持軸４ａの他の実施例を示し
たもので、固定部１２との連続部４ａ−５は、中空部４
ａ−７を有する広い幅に形成し、可動部４ｂとの連続部
４ａ−６は、細い幅に形成してある。そして、連続部４
ａ−５はミラー面に対して垂直方向に駆動させる場合に
作用させ、連続部４ａ−６はミラーを回動させる場合に
作用させる。

【００２５】

【発明の効果】本願発明に係る半導体レーザ装置におい
ては、半導体レーザと、この半導体レーザから射出され
るレーザビームを偏向及びレーザビームの光路長を可変
させるミラーとその駆動用のアクチュエータとを共通の
基板に形成しているため、ミラーを回動させてレーザビ
ームを偏向及びミラーをミラー面に対して垂直方向に駆
動させることで、半導体レーザの発光点のずれを容易に
補正することが可能となり、半導体レーザの基板に対す
る位置決めが容易になる。また、上記発明に係る半導体
レーザ装置を使用した光ピックアップ装置においては、
基板に形成したミラーにトラッキング及びフォーカシン
グ機能をもたせているため、基板外部にトラッキング及
びフォーカシング用のアクチュエータを必要とせず、高
速アクセス時の対物レンズのトラッキングおよびフォー
カシング方向の振れを防止することができるとともに、
装置全体を小型化し、軽量にすることができる。更に、
本発明の装置を、ボイスコイルモータを使用してトラッ
ク及びフォーカスサーボを行う機器に適用した場合、本
発明の装置は、小型、かつ軽量であるために、省スペー
ス化を図ることができるとともに、可動部の質量を小さ
くすることができるため、高速アクセスを実現すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置（第１実施例）の断面
図である。

【図２】半導体装置の平面図である。

【図３】本発明に係る半導体装置（第２実施例）の平面
図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ断面図である。

【図５】図３における一部切り欠き正面図である。

【図６】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図７】受光素子の領域を示す説明図である。

【図８】本発明に係る半導体装置（第３実施例）の断面
図である。

【図９】第１の半導体基板の平面図である。

【図１０】第２の半導体基板の底面図である。

【図１１】支持軸の平面図、側面図である。

【図１２】他の実施例に係る支持軸の平面図、Ａ−Ａ断
面図である。

【図１３】他の実施例に係る支持軸の平面図である。

【図１４】他の実施例に係る支持軸の平面図である。

【図１５】従来例に係る半導体装置の断面図である。

【符号の説明】

１　　半導体基板 １ａ　　傾斜部 ２　　半導体レーザ ４ａ　　支持軸 ４ｂ　　可動部 ４ｃ　　反射膜 ４ｄ　　電極 ４ｅ　　電極 ４ｆ　　電極 ４ｇ　　電極 ４ｈ　　電極 ４ｉ　　電極 ４ｊ　　電極 ４ｍ　　ガラス基板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体レーザと、この半導体レーザか
   ら射出されるレーザビームを反射させるミラーと、この
   ミラーを回動及びミラー面に対して垂直方向に駆動させ
   るアクチュエータとを共通の基板に設けて成ることを特
   徴とする半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】　　半導体レーザと、ミラーと、このミラ
   ーを駆動させるアクチュエータと、前記半導体レーザか
   ら射出され、前記ミラーで反射された光ビームを対物レ
   ンズを介して光学記録媒体へ導くとともに前記光学記録
   媒体からの反射ビームを光検出器に導くプリズムとを具
   えた光ピックアップ装置において、前記半導体レーザ、
   前記ミラー、前記アクチュエータとを設けた共通の基板
   に前記光検出器を設け、前記光検出器の出力に基づいて
   、前記ミラーを回動駆動させて前記半導体レーザから射
   出されるレーザビームを偏向させ、光学記録媒体への照
   射ビームのトラッキングを行い、かつ前記ミラーをミラ
   ー面に対して垂直方向に駆動させて前記半導体レーザか
   ら射出されるレーザビームの光路長を可変し、照射ビー
   ムのフォーカシングを行うことを特徴とする光ピックア
   ップ装置。