JPS61243964A - Semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser deviceInfo
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- JPS61243964A JPS61243964A JP60086179A JP8617985A JPS61243964A JP S61243964 A JPS61243964 A JP S61243964A JP 60086179 A JP60086179 A JP 60086179A JP 8617985 A JP8617985 A JP 8617985A JP S61243964 A JPS61243964 A JP S61243964A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、ビームによる照射と入射ビームの検出とを行
い、特に光学ヘッドに用いて有用な半導体レーザ装置に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser device that performs beam irradiation and detection of an incident beam, and is particularly useful for use in an optical head.
本発明は、上記の様な半導体レーザ装置において、半導
体レーザと光検出器とビームスプリッタとを一体とし、
しかもビームスプリフタに非点収差発生の機能をも持た
せることによって、適用機器の小型化と低コスト化とが
可能な様にしたものである。The present invention integrates a semiconductor laser, a photodetector, and a beam splitter in a semiconductor laser device as described above,
Moreover, by providing the beam splitter with the function of generating astigmatism, it is possible to reduce the size and cost of the applied equipment.
光学式記録再生装置等で用いられている光学ヘッドは、
光学記録媒体をビームで照射してこの光学記録媒体から
の変調されたビームを検出することによって、情報の記
録や再生を行う。Optical heads used in optical recording and reproducing devices, etc.
Information is recorded and reproduced by irradiating an optical recording medium with a beam and detecting a modulated beam from the optical recording medium.
また光学ヘッドは、光学記録媒体に対して非接触で用い
られるために、フォーカスサーボが必要である。フォー
カス誤差検出法としては、各種の方法があるが、非点収
差法が多用されている。Further, since the optical head is used without contacting the optical recording medium, a focus servo is required. There are various focus error detection methods, but the astigmatism method is often used.
そして光学ヘッドには、通常は半導体レーザ装置が用い
られている。第11図は、半導体レーザ装置の一従来例
が用いられている光学ヘッドを示している。A semiconductor laser device is usually used in the optical head. FIG. 11 shows an optical head in which a conventional example of a semiconductor laser device is used.
この光学ヘッド1では、半導体レーザー2から射出され
ビームスプリッタ3で反射されたビーム4は、対物レン
ズ5を透過して光学記録媒体6へ入射する。In this optical head 1, a beam 4 emitted from a semiconductor laser 2 and reflected by a beam splitter 3 passes through an objective lens 5 and enters an optical recording medium 6.
光学記録媒体6で反射され対物レンズ5とビームスプリ
ッタ3とを透過したビーム4は、カマボコ型の円筒レン
ズ7を透過して非点収差を発生した状態で、光検出器8
へ入射する。The beam 4 reflected by the optical recording medium 6 and transmitted through the objective lens 5 and beam splitter 3 is transmitted through a semicircular cylindrical lens 7 and is detected by a photodetector 8 with astigmatism generated.
incident on the
つまりこの光学ヘッドlでは、半導体レーザ2、ビーム
スプリッタ3、円筒レンズ7、及び光検出器8の4つの
光学部品が、半導体レーザ装置9を構成している。That is, in this optical head 1, four optical components, ie, a semiconductor laser 2, a beam splitter 3, a cylindrical lens 7, and a photodetector 8, constitute a semiconductor laser device 9.
ところがこの様な半導体レーザ装置9では、上記4つの
光学部品が互いに離間しているために、光学ヘッド1の
組立て時に、これら4つの光学部品相互の位置調整が必
要である。従って、光学ヘッド1はコストが高い。However, in such a semiconductor laser device 9, since the four optical components are spaced apart from each other, it is necessary to adjust the positions of these four optical components when assembling the optical head 1. Therefore, the optical head 1 is expensive.
また半導体レーザ装置9は、上述の様に多くの光学部品
を必要とするので、光学ヘッド1は大型であり且つコス
トが高い。Further, since the semiconductor laser device 9 requires many optical components as described above, the optical head 1 is large and expensive.
本発明による半導体レーザ装!21,43゜46.51
.52は、半導体基板24.47に形成されtいる光検
出器25と、この光検出器25上に固定されている少な
くとも1個の三角プリズム27.45.49と、前記半
導体基板24゜47に対して固定されている半導体レー
ザ31とを夫々具備し、この半導体レーザ31から射出
され前記三角プリズム27.45.49で反射されるビ
ーム4を照射ビームとして用いると共に、前記三角プリ
ズム27.45.49へ入射してこの三角プリズム27
,45.49を透過するビーム4を前記光検出器25で
検出する様にしている。Semiconductor laser device according to the present invention! 21,43°46.51
.. 52 includes a photodetector 25 formed on the semiconductor substrate 24.47, at least one triangular prism 27.45.49 fixed on the photodetector 25, and a photodetector 25 formed on the semiconductor substrate 24.47; The beam 4 emitted from the semiconductor laser 31 and reflected by the triangular prism 27, 45, 49 is used as the irradiation beam, and the beam 4 emitted from the semiconductor laser 31 is used as the irradiation beam. 49 and this triangular prism 27
, 45.49 is detected by the photodetector 25.
本発明による半導体レーザ装置21.43゜46.51
.52では、ビーム4の照射と入射ビーム4の検出とが
一体の光学部品で行われる。Semiconductor laser device according to the present invention 21.43°46.51
.. At 52, the irradiation of the beam 4 and the detection of the incident beam 4 are performed by an integrated optical component.
また、三角プリズム27,45.49へ入射するビーム
4が収束状態であると、三角プリズム27.45.49
を透過することによって入射ビーム4には非点収差が発
生し、この三角プリズム27.45.49はビームスプ
リフタの機能の他に非点収差を発生させる機能をも有し
ている。Moreover, if the beam 4 incident on the triangular prisms 27, 45.49 is in a convergent state, the triangular prisms 27, 45, 49
Astigmatism is generated in the incident beam 4 by passing through the beam, and the triangular prisms 27, 45, 49 have the function of generating astigmatism in addition to the function of a beam splitter.
以下、本発明の第1〜第5実施例を第1図〜第10図を
参照しながら説明する。Hereinafter, first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
第1図及び第2図が、本発明の第1実施例を示している
。この第1実施例の半導体レーザ装置21では、リード
22を有するステム23上にシリコン基板24が固定さ
れており、このシリコン基板24には信号検出用の光検
出器であるP夏Nダイオード25とレーザ出力モニタ用
の光検出器であるPINダイオード26とが形成されて
いる。1 and 2 show a first embodiment of the invention. In the semiconductor laser device 21 of the first embodiment, a silicon substrate 24 is fixed on a stem 23 having leads 22, and a P/N diode 25, which is a photodetector for signal detection, is mounted on the silicon substrate 24. A PIN diode 26, which is a photodetector for monitoring laser output, is formed.
これらのPINダイオード25.26が形成されている
位置のシリコン基板24上には、三角プリズム27が接
着剤によって固定されており、シリコン基板24上で三
角プリズム27の側方には、別のシリコン基板28が固
定されている。またこのシリコン基板28の三角プリズ
ム27側の端部上には、半導体レーザであるレーザダイ
オードチップ31が載置されている。なお、このレーザ
ダイオードチップ31と対向している三角プリズム27
の斜面27aは50%程度の反射率を有しており、他の
斜面27bは全反射コーティングされて100%の反射
率を有している。A triangular prism 27 is fixed with an adhesive on the silicon substrate 24 at the position where these PIN diodes 25 and 26 are formed, and another silicon A substrate 28 is fixed. Further, a laser diode chip 31, which is a semiconductor laser, is mounted on the end of the silicon substrate 28 on the triangular prism 27 side. Note that the triangular prism 27 facing this laser diode chip 31
The slope 27a has a reflectance of about 50%, and the other slope 27b is coated with a total reflection coating and has a reflectance of 100%.
そして、ステム23上には窓ガラス32を有するキャッ
プ33が取り付けられており、上述の光学系がハーメチ
ックシールされている。なお、PINダイオード25.
26及びレーザダイオードチップ31とリード22とは
、ワイヤ(図示せず)によって接続されている。A cap 33 having a window glass 32 is mounted on the stem 23, and the above-mentioned optical system is hermetically sealed. Note that the PIN diode 25.
26 and the laser diode chip 31 and the leads 22 are connected by wires (not shown).
第3図は、以上の様な半導体レーザ装置21を用いた光
学ヘッドを示している。この光学ヘッド34では、レー
ザダイオードチップ31から射出され三角プリズム27
の斜面27aで反射されたビーム4は、窓ガラス32及
び対物レンズ5を透過して光学記録媒体6へ入射する。FIG. 3 shows an optical head using the semiconductor laser device 21 as described above. In this optical head 34, the laser diode chip 31 emits light into a triangular prism 27.
The beam 4 reflected by the slope 27 a passes through the window glass 32 and the objective lens 5 and enters the optical recording medium 6 .
光学記録媒体6で反射され対物レンズ5、窓ガラス32
及び斜面27aを透過したビーム4は、PINダイオー
ド25へ入射する。It is reflected by the optical recording medium 6 and passes through the objective lens 5 and the window glass 32.
The beam 4 transmitted through the slope 27a is incident on the PIN diode 25.
ところで、光学記録媒体6で反射されたビーム4は収束
状態で斜面27aへ入射し、しかも三角プリズム27と
空気との間には屈折率差が存在している。このために、
ビーム4は非点収差を発生した状態でPINダイオード
25へ入射する。By the way, the beam 4 reflected by the optical recording medium 6 enters the slope 27a in a convergent state, and there is a difference in refractive index between the triangular prism 27 and the air. For this,
The beam 4 enters the PIN diode 25 with astigmatism generated.
この結果、合焦状態でPINダイオード25へ入射する
ビーム4のビームスポット35が第4図Bの形状になる
様に、レーザダイオードチップ31とPINダイオード
25との位置関係を決めておけば、PINダイオード2
5上には合焦状態からのずれに応じて第4図AやCの様
な形状のビームスポット35が形成される。As a result, if the positional relationship between the laser diode chip 31 and the PIN diode 25 is determined so that the beam spot 35 of the beam 4 incident on the PIN diode 25 in a focused state has the shape shown in FIG. 4B, the PIN diode 2
A beam spot 35 having a shape as shown in FIG. 4A or C is formed on the beam spot 5 depending on the deviation from the focused state.
従って、第5図に示す様な回路を用いれば、PINダイ
オード25を構成している4個の光検出部A−Dから、
減算器36を介してフォーカス誤差信号(A+C)−(
B+D)を得ることができ、また位相比較器37及び加
算器38を介して夫々トラッキング誤差信号及び再生信
号A+B+C+Dを得ることができる。Therefore, by using a circuit as shown in FIG.
The focus error signal (A+C)−(
B+D), and a tracking error signal and a reproduction signal A+B+C+D can be obtained via the phase comparator 37 and adder 38, respectively.
なお、三角プリズム27と空気との屈折率差のみでは十
分な非点収差を得ることができない場合は、第1図及び
第2図に仮想線で示す様に、三角プリズム27の一部を
削り取ることによって、円筒レンズ部41や42を形成
しておけばよい。In addition, if sufficient astigmatism cannot be obtained only by the refractive index difference between the triangular prism 27 and the air, a part of the triangular prism 27 may be shaved off as shown by the phantom lines in FIGS. 1 and 2. Accordingly, the cylindrical lens portions 41 and 42 may be formed in advance.
またこの第1実施例の半導体レーザ装置21では、第1
図に示した様に、レーザダイオードチップ31から射出
されたビーム4は、三角プリズム27の斜面27aを透
過して、直接にまたは斜面27bで反射されてPINダ
イオード26へも入射する。従って、このPINダイオ
ード26からの出力に基づいて、レーザダイオードチッ
プ31の出力を調整することができる。Further, in the semiconductor laser device 21 of this first embodiment, the first
As shown in the figure, the beam 4 emitted from the laser diode chip 31 passes through the slope 27a of the triangular prism 27 and is also incident on the PIN diode 26 either directly or after being reflected by the slope 27b. Therefore, the output of the laser diode chip 31 can be adjusted based on the output from the PIN diode 26.
以上の様な第1実施例の半導体レーザ装置21では、レ
ーザダイオードチップ31から射出され三角プリズム2
7の斜面27aで反射されたビーム4が、直接にはレー
ザダイオードチップ31へ戻らない。このために、レー
ザダイオードチップ31のノイズ発生が少ない。In the semiconductor laser device 21 of the first embodiment as described above, the laser diode chip 31 emits light from the triangular prism 2.
The beam 4 reflected by the slope 27a of the laser diode chip 31 does not directly return to the laser diode chip 31. Therefore, the laser diode chip 31 generates less noise.
また、単一の三角プリズム27がビームスプリフタとし
て機能しているので、この半導体レーザ装置21はコス
トが安い。Furthermore, since the single triangular prism 27 functions as a beam splitter, the cost of this semiconductor laser device 21 is low.
また、PINダイオード25と26とが同一のシリコン
基Fi24の同一面に形成されているので、これらのP
INダイオード25.26はりソグラフィ法によって同
時に形成することができる。Furthermore, since the PIN diodes 25 and 26 are formed on the same surface of the same silicon base Fi 24, these PIN diodes 25 and 26 are
The IN diodes 25, 26 can be formed simultaneously by lithography.
第6図は、本発明の第2実施例を示している。FIG. 6 shows a second embodiment of the invention.
この第2実施例の半導体レーザ装置43は、互いに屈折
率の異なる2個の直角プリズム44.45によってビー
ムスプリッタが構成されていることを除いて、第1図に
示した既述の第1実施例の半導体レーザ装置21と実質
的に同様の構成であってよい。The semiconductor laser device 43 of this second embodiment is similar to the first embodiment shown in FIG. It may have substantially the same configuration as the semiconductor laser device 21 in the example.
第7図は、この様な第2実施例の半導体レーザ装置43
を光学ヘッドに用いた場合に、光学記録媒体6がビーム
4の光軸方向へ移動した距離に対するPINダイオード
25から得られる信号の量を示している。なおこの信号
量は、直角プリズム44及び45として夫々光学ガラス
BK7及び5Filを用いてこのビームスプリフタの高
さを1鶴とし、対物レンズ5としてNAが0.47の有
限倍率のレンズを用い、且つ第3図には示されていない
がNAfJ<0.14のコリメータレンズを用いた場合
の結果である。FIG. 7 shows a semiconductor laser device 43 of such a second embodiment.
2 shows the amount of signal obtained from the PIN diode 25 with respect to the distance that the optical recording medium 6 has moved in the optical axis direction of the beam 4 when used in an optical head. Note that this signal amount is determined by using optical glasses BK7 and 5Fil as the right-angle prisms 44 and 45, respectively, setting the height of the beam splitter to 1 crane, and using a lens with a finite magnification with an NA of 0.47 as the objective lens 5. Although not shown in FIG. 3, this is the result when a collimator lens with NAfJ<0.14 was used.
第8図は、本発明の第3実施例を示している。FIG. 8 shows a third embodiment of the invention.
この第3実施例の半導体レーザ装置46は、PINダイ
オード25.26の形成とレーザダイオードチップ31
の載置とが一体のシリコン基板47に対して行われてお
り、且つ互いに屈折率の異なる2個の直角プリズム48
.49によって構成されているビームスプリンタがPI
Nダイオード25上にのみ位置する様にシリコン基板4
7に固定されていることを除いて、第1図に示した既述
の第1実施例の半導体レーザ装置21と実質的に同様の
構成であってよい。The semiconductor laser device 46 of this third embodiment includes the formation of PIN diodes 25 and 26 and the laser diode chip 31.
are placed on an integrated silicon substrate 47, and two right angle prisms 48 having different refractive indexes are placed on an integrated silicon substrate 47.
.. The beam splinter composed of 49 is PI
The silicon substrate 4 is placed only on the N diode 25.
The structure may be substantially the same as that of the semiconductor laser device 21 of the already described first embodiment shown in FIG.
第9図は、本発明の第4実施例を示している。FIG. 9 shows a fourth embodiment of the invention.
この第4実施例の半導体レーザ装置51は、シリコン基
板24上に固定されており且つレーザダイオードチップ
31が載置されているシリコン基板28にレーザ出力モ
ニタ用のPINダイオード26が形成されていることを
除いて、第8図に示した既述の第3実施例の半導体レー
ザ装置46と実質的に同様の構成であってよい。The semiconductor laser device 51 of the fourth embodiment is fixed on a silicon substrate 24, and a PIN diode 26 for monitoring laser output is formed on the silicon substrate 28 on which the laser diode chip 31 is mounted. Except for this, the structure may be substantially the same as that of the semiconductor laser device 46 of the previously described third embodiment shown in FIG.
従ってこの第4実施例の半導体レーザ装置51では、P
INダイオード26がレーザダイオードチップ31のバ
ンクモニタとして使用される。Therefore, in the semiconductor laser device 51 of this fourth embodiment, P
IN diode 26 is used as a bank monitor for laser diode chip 31.
第10図は、本発明の第5実施例を示している。FIG. 10 shows a fifth embodiment of the invention.
この第5実施例の半導体レーザ装置52は、PINダイ
オード25が形成されているシリコン基板24にPIN
ダイオード26も形成されていることを除いて、第9図
に示した既述の第4実施例の半導体レーザ装置51と実
質的に同様の構成であってよい。The semiconductor laser device 52 of this fifth embodiment has a PIN diode 25 formed on a silicon substrate 24.
The structure may be substantially the same as that of the semiconductor laser device 51 of the fourth embodiment shown in FIG. 9, except that the diode 26 is also formed.
本発明による半導体レーザ装置は、一体の光学部品であ
るので、適用機器への組み込み時に各部品間の位置調整
が不要であり、適用機器のコストを低減させることがで
きる。Since the semiconductor laser device according to the present invention is an integrated optical component, there is no need to adjust the position of each component when incorporating it into the applicable equipment, and the cost of the applicable equipment can be reduced.
また、三角プリズムがビームスプリッタの機能と非点収
差を発生させる機能とを兼備しているので、非点収差を
利用する機器に適用すると、この機器の小型化とコスト
低減とが可能である。Further, since the triangular prism has both the function of a beam splitter and the function of generating astigmatism, when applied to a device that utilizes astigmatism, it is possible to downsize and reduce the cost of this device.
第1図〜第1O図は本発明の実施例を示しており、第1
図は第1実施例の側断面図、第2図は第1実施例の要部
の平面図、第3図は第1実施例を適用した光学ヘッドの
側面図、第4図はビームスポットを示すための光検出器
の平面図、第5図は第3図に示した光学ヘッドの回路系
を示すブロック図、第6図は第2実施例の側断面図、第
7図は第2実施例を適用した光学ヘッドで得られる信号
の波形図、第8図〜第10図は夫々第3〜第5実施例の
側断面図である。
第11図は本発明の一従来例を適用した光学へソドの側
面図である。
ξ
−なお図面に用いた符号において、
4−・−一−−〜−−−−−−−−−−・ビーム2t−
−−−−−−−−−−−−−−−−−−・半導体レーザ
装置24−−−一・−・・−−−−−−−−−−・シリ
コン基板25・・−−−−−−−−・−−一−−−−・
PINダイオード2’7’−−−−・−−−一−−−・
・・−三角プリズム31−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−レーザダイオードチップ43−・−−−−−
−−−・−・−半導体レーザ装置45・−−−−−−一
−−−−−−−−−−−直角プリズム46−−−−−−
−−−−−−−−−−−−−半導体レーザ装置47−−
−−−−−−−−−−−・−−−−−シリコン基板49
−・−一−−−−−−−−−−−−−直角プリズム51
.52−一一一一・−・−半導体レーザ装置である。
A f3 C塙ヒ
喀
咋ン
曖
pFigures 1 to 1O show embodiments of the present invention.
Figure 2 is a side sectional view of the first embodiment, Figure 2 is a plan view of the main parts of the first embodiment, Figure 3 is a side view of the optical head to which the first embodiment is applied, and Figure 4 shows the beam spot. 5 is a block diagram showing the circuit system of the optical head shown in FIG. 3, FIG. 6 is a side sectional view of the second embodiment, and FIG. 7 is a diagram of the second embodiment. Waveform diagrams of signals obtained by the optical head to which the example is applied, and FIGS. 8 to 10 are side sectional views of the third to fifth embodiments, respectively. FIG. 11 is a side view of an optical hemometer to which a conventional example of the present invention is applied. ξ −In the symbols used in the drawings, 4−・−1−−−−−−−−−−−−・Beam 2t−
−−−−−−−−−−−−−−−−−・Semiconductor laser device 24−−−1・−・−−−−−−−−−−・Silicon substrate 25・・−−− −−−−−・−−1−−−−・
PIN diode 2'7'----・----1----・
...-triangular prism 31--------
------Laser diode chip 43-----
---・--Semiconductor laser device 45・---------1----------Right angle prism 46--
--------------Semiconductor laser device 47---
−−−−−−−−−−−・−−−−−Silicon substrate 49
−・−1−−−−−−−−−−−Right angle prism 51
.. 52-1111 --- Semiconductor laser device. A f3 C
Claims (1)
プリズムと、 前記半導体基板に対して固定されている半導体レーザと
を夫々具備し、 この半導体レーザから射出され前記三角プリズムで反射
されるビームを照射ビームとして用いると共に、 前記三角プリズムへ入射してこの三角プリズムを透過す
るビームを前記光検出器で検出する様にした半導体レー
ザ装置。[Claims] A photodetector formed on a semiconductor substrate, at least one triangular prism fixed on the photodetector, and a semiconductor laser fixed on the semiconductor substrate. A beam emitted from the semiconductor laser and reflected by the triangular prism is used as an irradiation beam, and a beam incident on the triangular prism and transmitted through the triangular prism is detected by the photodetector. Semiconductor laser equipment.
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JP (1) | JP2609221B2 (en) |
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- 1985-04-22 JP JP60086179A patent/JP2609221B2/en not_active Expired - Lifetime
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1986
- 1986-04-21 KR KR1019860003060A patent/KR940011266B1/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
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KR940011266B1 (en) | 1994-12-03 |
JP2609221B2 (en) | 1997-05-14 |
KR860008633A (en) | 1986-11-17 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |