JPH05303763A - 光ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ヘッドにおいて、半導体レーザと光検出器
とをそれぞれ最良の特性のものとすることができるとと
もに光路を曲げるための光学素子を必要とせず、構成が
簡単で、組立および調整が容易にできる。 【構成】 半導体基板51の主面51a に端面発光型の半導
体レーザ53を装着し、主面にほぼ平行で端面51b にほぼ
垂直な方向に出射させ、記録媒体からの戻り光を、半導
体基板の端面から入射させて半導体基板に形成した光検
出器54および55で受光するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザと、この
半導体レーザから放射されるレーザ光を記録媒体上に集
光する集光手段と、この記録媒体で反射された戻り光を
検出する光検出器とを具える光ヘッドに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】このような光ヘッドは種々の構成のもの
が知られており、特開平1-229437号公報、特開昭63-523
42号公報、同64-46243号公報、特開平2-78030 号公報な
どに記載されている。先ず、特開平1-229437号公報に記
載されている光ヘッドは、図４に示すようにガリウム砒
素基板１の上にn-AlGaAsより成るクラッド層２、AlGaAs
より成る活性層３、AlGaAsより成るクラッド層４を順次
に積層し、基板１の下側には共通電極５を設け、クラッ
ド層４の上にはキャップ層６を介して電極７，８および
９を形成した構造を有しており、電極７の下側の活性層
部分で半導体レーザ10を構成し、電極８および９の下側
の活性層部分でそれぞれ２分割された第１および第２の
光検出器11および12を構成している。

【０００３】図５は特開昭63-52342号公報に記載されて
いる従来の光ヘッドの構造を示すものである。この光ヘ
ッドでは、半導体基板15の上に端面発光型の半導体レー
ザ16を装着して、半導体基板の主面とほぼ平行な方向に
光を出射させ、この光を反射ミラー17で90度方向を変え
て平行平面ガラス板18の表面で反射させた後、1/4 波長
板19を経て対物レンズ20によって記録媒体21上に集束
し、記録媒体で反射された戻り光をガラス板18の裏面で
反射させて半導体基板15の主面に形成した光検出器22に
入射させるように構成したものである。

【０００４】図６は特開昭64-46243号公報に記載されて
いる従来の光ヘッドの構成を示すものであり、図５に示
した従来例と基本的には同じ構成を有しているので、同
じ部分には同じ符号を付けて示す。半導体基板15の主面
に装着した端面発光型の半導体レーザ16から放射される
レーザ光をプリズム23の側面に形成した全反射グレーテ
ィング24で全反射させて半導体基板の主面にほぼ垂直な
方向に出射させ、記録媒体21からの戻り光をビームスプ
リッタとして作用するグレーティング25に通し、回折光
をプリズム24の表面に入射させて、半導体基板15の表面
に形成した第１および第２の光検出器26および27に入射
させるように構成されている。この場合には戻り光はこ
れらの光検出器26および27の中間で集束されるようにな
っており、ビームサイズ法によってフォーカシングエラ
ーを検出するようにしている。

【０００５】図７は特開平2-78030 号公報に記載されて
いる従来の光ヘッドを示すものである。この光ヘッドに
おいては、透明な基板31の表面に光導波路32を積層形成
し、半導体レーザ33から放射されるレーザ光を基板の一
方の端面から光導波路内に入射させ、光導波路内に形成
したグレーティングカプラ34およびレンズ35を経て光導
波路の他方の端面から出射させ、対物レンズ36によって
記録媒体37に集束させ、そこからの戻り光を光導波路32
に入射させ、グレーティングカプラ34によって回折され
た光を光導波路上に形成した第１および第２の受光器38
および39に入射させるように構成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した従来の光
ヘッドにおいては、半導体レーザ10と光検出器11および
12とは同一の活性層３を利用して構成されているが、キ
ャリア密度の異なる半導体レーザと光検出器とを同一の
活性層に形成すると双方の特性を最適なものとすること
ができず、光ヘッドとしての特性が悪いという欠点があ
る。図４に示したものでは、レーザダイオードを構成す
る活性層３に逆バイアスをかけてフォトダイオードとし
て動作するようにしているが、この場合には抵抗が小さ
くなり、暗電流が増大し、その結果として光検出器から
得られる信号のＳＮ比が悪くなる欠点がある。

【０００７】また、図５および６に示した従来例におい
ては、半導体レーザ16と光検出器22または26, 27とは別
個に形成しているので、それぞれ最良の特性を有するも
のとすることができるが、半導体レーザから放射される
光の方向を90度変えるために全反射プリズム17または23
を必要とする欠点がある。特に、図７に示した光ヘッド
では、プリズム23の構造および作用が複雑で、その製作
および調整はきわめて面倒である。

【０００８】さらに、図７に示す従来の光ヘッドにおい
ては、半導体レーザ33や光検出器38および39は光導波路
32とは全く別個に形成する必要があり、部品点数が増え
るとともに製造が面倒となる欠点がある。

【０００９】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、半導体レーザと光検出器とを別個の素子として形成
することによってそれぞれ最良の特性を有するものを使
用することができ、半導体レーザから放射される光を半
導体基板の主面とほぼ平行な方向に出射させることによ
って光路を折り曲げるための複雑な構成を採る必要がな
く、部品点数が少なくで済み、したがって組立および調
整が容易で、コストを低減することができるように構成
した光ヘッドを提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体レーザ
と、この半導体レーザから放射されるレーザ光を記録媒
体上に集光する集光手段と、この記録媒体で反射された
戻り光を検出する光検出器とを具える光ヘッドにおい
て、前記半導体レーザを端面発光型半導体レーザとし、
半導体基板の一方の主面に、この主面とほぼ平行で、半
導体基板の一つの端面にほぼ垂直な方向にレーザ光が出
射されるように装着し、前記光検出器を前記半導体基板
の主面に、その入射面が前記端面に露出するように形成
し、前記記録媒体からの戻り光が半導体基板の前記端面
に入射するように形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【作用】このような本発明による光ヘッドにおいては、
端面発光型の半導体レーザを、これから放射される光が
半導体基板の主面にほぼ平行な方向に出射するように半
導体基板の主面に装着し、記録媒体からの戻り光は半導
体基板の端面から光検出器に入射させるように構成した
ので、半導体レーザからの光を90度折り曲げて出射させ
るための光学素子は必要でなく、また、透明基板の上に
積層形成した光導波路を使用しておらず、半導体基板を
使用しているので、構成はきわめて簡単となり、組立お
よび調整も容易となる。

【００１２】

【実施例】図１および図２は本発明による光ヘッドの第
１の実施例の構成を示す斜視図および平面図である。半
導体基板51の主面51a に凹部52を形成し、この凹部内に
端面発光型の半導体レーザ53を装着する。また、半導体
基板51の主面51a には、第１および第２の光検出器54お
よび55を、半導体レーザ53を挟んで対称的に形成する。
この場合、これらの光検出器54および55の入射面54a お
よび55a は半導体基板51の端面51b に露出するように形
成する。

【００１３】また、第１および第２の光検出器54および
55はそれぞれ３分割されている。また、図２に示すよう
に半導体レーザ53の発光点53ａと、第１および第２の光
検出器54および55の中心線とは半導体基板51の主面51a
と平行な線上に整列されるように半導体基板の主面に形
成した凹部52の深さを設定する。

【００１４】半導体レーザ53の発光点53a から放射され
る光は半導体基板51の主面51a とほぼ平行な方向に出射
され、ホログラム56に入射する。このホログラム56に
は、グレーティングを記憶したホログラム素子56a を設
ける。このホログラム素子56aから出射する零次光を対
物レンズ57によって集束し、記録媒体の上に照射する。
この場合、記録媒体上に形成されたトラックは半導体基
板51の主面51a に対して45度傾斜するように光ヘッドと
記録媒体とを相対配置する。

【００１５】記録媒体で反射された光は対物レンズ57で
集光され、ホログラム56に入射される。ホログラム素子
56a からの±１次光を第１および第２の光検出器54およ
び55に入射させる。本発明においては、これらの光検出
器54および55には半導体基板51の端面51b から入射する
ように構成する。また、本例では、ビームサイズ法によ
ってフォーカッシングエラーを検出するものであり、こ
のためにホログラム素子56a には、第１の光検出器54に
入射する＋１次の光はその入射面54a の手前側で集束さ
れ、第２の光検出器55に入射する−１次の光は入射面55
a の後ろ側で集束されるようにレンズ作用も記憶してお
く。

【００１６】第１の光検出器54の３個の受光領域54-a,
54-b, 54-cの出力をIa, Ib, Icとし、第２の光検出器55
の３個の受光領域55-a, 55-b, 55-cの出力をId, Ie, If
とすると、フォーカッシングエラー信号ＦE はビームサ
イズ法によって、 FE=(Ia-Ib+Ic)−(Id-Ie+If) で与えられる。また、トラッキングエラー信号TEは、プ
ッシュプル法により、 TE=(Ia-Ic)−(Id-If) で与えられることになる。さらに、記録媒体に記録され
ている情報の再生信号Ｓは、

【数１】Ｓ＝（Ia+Ib+Ic) + (Id+Ie+If) で与えられる。

【００１７】図３は本発明による光ヘッドの第２の実施
例の構成を示す斜視図であり、第１の実施例と同じ部分
には同じ符号を付けて示した。前例においては、半導体
基板51の主面51a に凹部52を形成し、その中に半導体レ
ーザ53を装着したが、本例においては、凹部を形成する
ことなく半導体レーザ53を半導体基板の主面に直接装着
する。さらに、本例においては、３ビーム方式を採用し
ているので、第１、第２および第３の光検出器61, 62お
よび63を半導体基板51の主面51a に、それらの入射面が
半導体基板の端面51b に露出するように形成する。ま
た、これらの光検出器61, 62および63は半導体レーザ53
の裏側に隠れるように配置してある。

【００１８】半導体レーザ53から放射された光は半導体
基板51の主面51a とほぼ平行で、端面51b にほぼ垂直な
方向に出射されて、ホログラム56に入射する。このホロ
グラム56にはグレーティング64が形成されており、光は
このグレーティングによって３本のビームに分割されて
対物レンズ57に入射する。これらの光ビームは対物レン
ズ57によって集束され、記録媒体上にスポットとして照
射される。記録媒体で反射される３本の光ビームは対物
レンズ57を介してホログラム56に入射する。このホログ
ラム56には、グレーティングを記憶したホログラム素子
56b が設けられており、これで回折される。この場合、
ホログラム素子56b で回折された光ビームには非点収差
が発生するようになっている。ホログラム素子56b で回
折されたメインビームは半導体基板51の端面51b から中
央の第１の光検出器61に入射し、２本のサブビームは同
じく半導体基板の端面51b からそれぞれ第２および第３
の光検出器62および63に入射するように構成されてい
る。

【００１９】第１の光検出器61は３分割された受光領域
を有しており、これらの受光領域の出力信号をそれぞれ
Ig, Ih, Iiとし、第２および第３の光検出器62および63
の出力信号をそれぞれIjおよびIkとすると、フォーカシ
ングエラー信号FEは非点収差法によって、

【数２】FE＝(Ig-Ih+Ii) で与えられる。また、トラッキングエラー信号TEは３ビ
ーム法により、 TE=(Ij-Ik) で与えられることになる。さらに、情報の再生信号Ｓ
は、

【数３】Ｓ＝（Ig+Ih+Ii) で与えられる。

【００２０】本発明では、半導体基板の主面に端面発光
型の半導体レーザを装着し、半導体基板の主面にほぼ平
行で端面にほぼ垂直な方向に光を出射させ、半導体基板
の端面に入射面を有する光検出器に記録媒体からの戻り
光を入射させるようにしたが、半導体基板の主面に光検
出器を形成し、その近傍に凹部を形成し、この凹部の中
に端面発光型の半導体レーザを装着し、主面に対して垂
直な方向に光を出射させ、記録媒体からの戻り光を半導
体基板の主面に垂直な方向から光検出器に入射させるよ
うに構成することも提案されている。このような光ヘッ
ドでは、半導体基板に相当深い凹部を形成し、この凹部
内に半導体レーザを正確に位置決めして装着するのが困
難であるとともに半導体レーザに対するワイヤボンディ
ングが非常に面倒となる。本発明の第１の実施例におい
ても半導体基板の主面に凹部を形成しているが、半導体
レーザはその共振器の軸線が半導体基板の主面とほぼ平
行となるように装着されるので、凹部の深さはきわめて
浅いものであり、さらに第２の実施例ではこのような凹
部は形成していない。

【００２１】

【発明の効果】上述した本発明による光ヘッドにおいて
は、半導体レーザと光検出器とを同一の半導体基板に形
成するのではなく、半導体レーザを別個に形成している
ので、それぞれを最適な特性を有するものとすることが
できる。また、半導体レーザの端面から放射される光
は、半導体基板の主面にほぼ平行で端面にほぼ垂直な方
向に出射し、記録媒体からの戻り光は半導体基板の端面
に入射させ、この端面に入射面が露出するように半導体
基板に形成された光検出器で受光するように構成したの
で、光路を曲げるための光学素子は必要でなく、構成を
簡単とし、部品点数を少なくすることができ、したがっ
て組立および調整が容易となり、コストを低減すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による光ヘッドの第１の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図２】図２は、同じくその平面図である。

【図３】図３は、本発明による光ヘッドの第２の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図４】図４は、半導体レーザと光検出器とを同一の半
導体基板に形成した従来の光ヘッドの構成を示す斜視図
である。

【図５】図５は、半導体レーザと光検出器とを別個に形
成した従来の光ヘッドの構成を示す正面図である。

【図６】図６は、半導体レーザと光検出器とを別個に形
成した従来の光ヘッドの他の例を示す断面図である。

【図７】図７は、光導波路を用いた従来の光ヘッドの構
成を示す斜視図である。本発明による光ヘッドの第１の
実施例の構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

51 半導体基板 51a 主面 51b 端面 52 凹部 53 半導体レーザ 53a 発光点 54, 55 光検出器 54a, 55a 光検出器の入射面 56 ホログラム 56a, 56b ホログラム素子 57 対物レンズ 61, 62, 63 光検出器 64 グレーティング

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１月２８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】また、図５および６に示した従来例におい
ては、半導体レーザ16と光検出器22または26, 27とは別
個に形成しているので、それぞれ最良の特性を有するも
のとすることができるが、半導体レーザから放射される
光の方向を90度変えるために全反射プリズム17または23
を必要とする欠点がある。特に、図６に示した光ヘッド
では、プリズム23の構造および作用が複雑で、その製作
および調整はきわめて面倒である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】本発明の目的は上述した従来の欠点を除去
し、半導体レーザと光検出器とを別個の素子として形成
することによってそれぞれ最良の特性を有するものを使
用することができ、半導体レーザから放射される光を半
導体基板の主面とほぼ平行な方向に出射させることによ
って光路を折り曲げるための複雑な構成を採る必要がな
く、部品点数が少なくて済み、したがって組立および調
整が容易で、コストを低減することができるように構成
した光ヘッドを提供しようとするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明による光ヘッドの第１の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図２】図２は、同じくその平面図である。

【図３】図３は、本発明による光ヘッドの第２の実施例
の構成を示す斜視図である。

【図４】図４は、半導体レーザと光検出器とを同一の半
導体基板に形成した従来の光ヘッドの構成を示す斜視図
である。

【図５】図５は、半導体レーザと光検出器とを別個に形
成した従来の光ヘッドの構成を示す正面図である。

【図６】図６は、半導体レーザと光検出器とを別個に形
成した従来の光ヘッドの他の例を示す断面図である。

【図７】図７は、光導波路を用いた従来の光ヘッドの構
成を示す斜視図である。

【符号の説明】 51 半導体基板 51a 主面 51b 端面 52 凹部 53 半導体レーザ 53a 発光点 54, 55 光検出器 54a, 55a 光検出器の入射面 56 ホログラム 56a, 56b ホログラム素子 57 対物レンズ 61, 62, 63 光検出器 64 グレーティング

Claims (1)

【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
   放射される光を記録媒体上に集光する集光手段と、この
   記録媒体で反射された戻り光を検出する光検出器とを具
   える光ヘッドにおいて、前記半導体レーザを端面発光型
   半導体レーザを以て構成し、半導体基板の一方の主面
   に、この主面とほぼ平行で、半導体基板の一つの端面に
   ほぼ垂直な方向にレーザ光が出射されるように装着し、
   前記光検出器を前記半導体基板の主面に、その入射面が
   前記端面に露出するように形成し、前記記録媒体からの
   戻り光が半導体基板の前記端面に入射するように形成し
   たことを特徴とする光ヘッド。