(57)【要約】【課題】光学ヘッドの構成を簡易にすることができるとともに、光学ヘッド内での光の損失を少なくして、異なるビーム径のレーザ光を生成する。【解決手段】３波長レーザモジュール１０は、７８５ｎｍ（赤外），６６０ｎｍ（赤色），４０５ｎｍ（青紫色）の３波長のレーザ光を出力するレーザ発光部３１を備えている。レーザ発光部３１は、ヒートシンク４１と、ヒートシンク４１上に接着された青紫色半導体レーザ素子４２と、ＧａＮ系半導体レーザ素子４２上に接着された赤色半導体レーザ素子４３及び赤外半導体レーザ素子４４とを有している。青紫色レーザ光と、赤色レーザ光及び赤外レーザ光とは、互いに１８０度異なる方向にレーザ光を出射し、これら３本のレーザ光はダイクロックミラー３２で合成される。赤色レーザ光及び赤外レーザ光が通過する光路上には、マイナスのパワーの倍率補正レンズ３６が設けられている。【選択図】図３
2006060082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１と異なる波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部と、
上記第１のレーザ光及び第２のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、
上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、
上記第２の半導体レーザ素子から出射された第２のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第２の光学系とを備え、
上記第１の光学系と第２の光学系とは、倍率が異なっていること
を特徴とするレーザ出射装置。
【請求項２】
上記レーザ発光部、上記合成光学系、上記第１の光学系及び上記第２の光学系は、一つの収納部内に収納されており、
上記合成光学系から出射された第１のレーザ光及び第２のレーザ光は、同一の出射窓から収納部の外部に出力されること
を特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
【請求項３】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
【請求項４】
上記第２の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
【請求項５】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であり、
上記第２の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であり、
上記第１の光学系は、第２の光学系よりも高倍率であること
を特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
【請求項６】
上記第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、上記支持基体の主面に平行であり、互いに１８０度異なる方向にレーザ光を出射すること
を特徴とする請求項１記載のレーザ出射装置。
【請求項７】
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１よりも長い波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ上記第２のレーザ光と同一の方向に波長λ２よりも長い波長λ３の第３のレーザ光を出射する第３の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部と、
上記第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、
上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、
上記第２の半導体レーザから出射された第２のレーザ光及び上記第３の半導体レーザ素子から出射された第３のレーザ光を、上記合成光学系まで伝達する第２の光学系とを備え、
上記レーザ発光部、上記合成光学系、上記第１の光学系及び上記第２の光学系は、一つの収納部内に収納されており、
上記合成光学系から出射された第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光は、同一の出射窓から収納部の外部に出力され、
上記第１の光学系は、第２の光学系よりも高倍率であること
を特徴とするレーザ出射装置。
【請求項８】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項７記載のレーザ出射装置。
【請求項９】
上記第２の半導体レーザ素子及び第３の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項７記載のレーザ出射装置。
【請求項１０】
上記第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、支持基体の主面に平行であり、互いに１８０度異なる方向にレーザ光を出射すること
を特徴とする請求項７記載のレーザ出射装置。
【請求項１１】
光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドにおいて、
上記光ディスクの種類に応じて１つの出射窓から異なる波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、
上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、
中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、
上記レーザ出射装置は、
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１と異なる波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部と、
上記第１のレーザ光及び第２のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、
上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、
上記第２の半導体レーザ素子から出射された第２のレーザ光を上記合成光学系まで伝達し、第２の光学系と異なる倍率である第２の光学系と、が収納されていること
を特徴とする光学ヘッド。
【請求項１２】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項１３】
上記第２の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項１４】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であり、
上記第２の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であり、
上記第１の光学系は、第２の光学系よりも高倍率であること
を特徴とする請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項１５】
上記第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、支持基体の主面に平行であり、互いに１８０度異なる方向にレーザ光を出射すること
を特徴とする請求項１１記載の光学ヘッド。
【請求項１６】
光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドにおいて、
上記光ディスクの種類に応じて１つの出射窓から異なる３つの波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、
上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、
中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、
上記レーザ出射装置は、
平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１よりも長い波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ上記第２のレーザ光と同一の方向に波長λ２よりも長い波長λ３の第３のレーザ光を出射する第３の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部と、
上記第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、
上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、
上記第２の半導体レーザから出射された第２のレーザ光及び上記第３の半導体レーザ素子から出射された第３のレーザ光を、上記合成光学系まで伝達し、第２の光学系よりも低倍率である第２の光学系と、が収納されていること
を特徴とする光学ヘッド。
【請求項１７】
上記第１の半導体レーザ素子は、ＧａＮ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１６記載の光学ヘッド。
【請求項１８】
上記第２の半導体レーザ素子及び第３の半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板を用いたレーザ素子であること
を特徴とする請求項１６記載の光学ヘッド。
【請求項１９】
上記第１の半導体レーザ素子及び第２の半導体レーザ素子は、支持基体の主面に平行であり、互いに１８０度異なる方向にレーザ光を出射すること
を特徴とする請求項１６記載の光学ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の半導体レーザを内蔵して複数波長のレーザ光を出射するレーザ出射装置、及び、このレーザ出射装置を用いた光学ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、波長が７８５ｎｍの赤外半導体レーザを記録再生光として用いるコンパクトディスク（商標  以下、ＣＤという。）、波長が６６０ｎｍの赤色半導体レーザを記録再生光として用いるデジタルビデオディスク（商標  以下、ＤＶＤという。）がある。近年、光ディスクの大容量化が進み、波長が４０５ｎｍの青紫色半導体レーザを記録再生光として用いるブルーレイディスク（Blu-rayディスク：商標  以下、ＢＤという。）という光ディスクが提案されている。
【０００３】
また、本出願人は、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤの３世代対応の光学ヘッドの開発に伴い、３波長レーザモジュールを提案している（非特許文献１参照。）。３波長レーザモジュールとは、ＣＤ，ＤＶＤ，ＢＤの３世代に対応したレーザ光を１つの出射窓から出射することができるレーザ発光モジュールである。すなわち、波長７８５ｎｍの赤外半導体レーザ、波長６６０ｎｍの半導体レーザレーザ及び波長４０５ｎｍの半導体レーザの各素子を一つのパッケージに収納したデバイスである。
【０００４】
３波長レーザモジュールを用いた３世代対応光学ヘッドの構成例を図５に示す。
【０００５】
光学ヘッド１００は、図５に示すように、３波長レーザモジュール１０１と、コリメータレンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、倍率変換機構１０４と、１／４波長板１０５と、対物レンズ１０６と、集光レンズ１０７と、フォトディテクタ１０８とを備えている。
【０００６】
３波長レーザモジュール１０１は、ＣＤ用の波長が７８５ｎｍの赤外レーザ光、ＤＶＤ用の波長が６６０ｎｍの赤色レーザ光、及び、ＢＤ用の波長が４０５ｎｍの青紫色レーザ光を出射する。３波長レーザモジュール１０１から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１０２に入射される。３波長レーザモジュール１０１からコリメータレンズ１０２に出射される３つの波長のレーザ光は、略１点から発散する状態の光（発散光）の状態で出射される。コリメータレンズ１０２は、入射された光を平行光にする。
【０００７】
コリメータレンズ１０２を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１０３に対してＰ偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ１０３は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するので、コリメータレンズ１０２側から入射された光（Ｐ偏光）は透過する。偏光ビームスプリッタ１０３を透過した光は、倍率変換記憶１０４及び１／４波長板１０５を通過して、対物レンズ１０６に入射される。
【０００８】
対物レンズ１０６は、１／４波長板１０５を通過して入射されたレーザ光を集光して、光ディスクＤに照射する。また、対物レンズ１０６は、光ディスクＤから反射された戻り光が入射される。
【０００９】
対物レンズ１０６を通過した戻り光は、１／４波長板１０５を通過して、偏光ビームスプリッタ１０３に入射される。こんどは、１／４波長板１０５を２回通過し、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッタ１０３に入射されるので、偏光ビームスプリッタ１０３により反射される。
【００１０】
偏光ビームスプリッタ１０３により反射された戻り光は、集光レンズ１０７を通過してフォトディテクタ１０８に照射される。
【００１１】
フォトディテクタ１０８は、照射された光を電気信号に変換して、マトリクスアンプ等に出力する。
【００１２】
【非特許文献１】「日経エレクトロニクス  ２００４年６月７日号  ＮＯ．８７５」，日経ＢＰ社，２００４年６月７日発行，ｐ．２４−２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、ＣＤの対物レンズの開口数ＮＡは０．４５、ＤＶＤの対物レンズの開口数は０．６、ＢＤの対物レンズの開口数は０、８５である。対物レンズ１０６は、これらの違いを１つのレンズで実現するため、レンズの中央部分を利用する場合には開口数が０．４５及び０．６とされ、レンズの周縁部分を利用する場合には開口数が０．８５となるように構成されている。
【００１４】
このような対物レンズ１０６を用いる場合、ＣＤ，ＤＶＤのレーザ光のビーム径を小さくし、ＢＤのレーザ光のビーム径を大きくするように調整しなければならない。
【００１５】
ビーム径の調整は、レーザ発光デバイスからコリメータまでの光路長を調整することにより容易にできるが、３波長レーザモジュール１０１を用いると出射位置が全ての波長で同一となり難しい。また、レンズの中央部分のみを利用するＣＤ及びＤＶＤの記録再生時には、ビームの周縁部分の大半をカットするような絞りを設けても実現できるが、損失が非常に大きくなってしまう。
【００１６】
そこで、本出願人は、ビーム径を拡大する倍率変換機構１０４を設けるようにした（非特許文献１参照。）。倍率変換機構は、ＢＤの記録再生時に挿入され、ＣＤ，ＤＶＤの記録再生時には光路から外される。このため、ＢＤの記録再生時の光学系の倍率が、ＣＤ，ＤＶＤの記録再生時の倍率よりも大きくなる。このような倍率変換機構１０４を設けることにより、損失なくレーザ光を照射することができるようになった。
【００１７】
しかしながら、倍率変換機構１０４を設けずに、且つ、損失なくレーザ光を照射することができるほうが、やはり望ましい。
【００１８】
本発明は、複数種類の半導体レーザを内蔵して複数波長のレーザ光を出射するレーザ出射装置であって、光学ヘッドの構成を簡易にすることができるとともに、光学ヘッド内での光の損失を少なくすることができるレーザ出射装置、並びに、このようなレーザ出射装置を用いた光学ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係るレーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１と異なる波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部と、上記第１のレーザ光及び第２のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、上記第２の半導体レーザ素子から出射された第２のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第２の光学系とを備え、上記第１の光学系と第２の光学系とは、倍率が異なっていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係るレーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１よりも長い波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ上記第２のレーザ光と同一の方向に波長λ２よりも長い波長λ３の第３のレーザ光を出射する第３の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部と、上記第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、上記第２の半導体レーザから出射された第２のレーザ光及び上記第３の半導体レーザ素子から出射された第３のレーザ光を、上記合成光学系まで伝達する第２の光学系とを備え、上記レーザ発光部、上記合成光学系、上記第１の光学系及び上記第２の光学系は、一つの収納部内に収納されており、上記合成光学系から出射された第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光は、同一の出射窓から収納部の外部に出力され、上記第１の光学系は、第２の光学系よりも高倍率であることを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る光学ヘッドは、光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドであって、上記光ディスクの種類に応じて１つの出射窓から異なる波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、上記レーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１と異なる波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部と、上記第１のレーザ光及び第２のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、上記第２の半導体レーザ素子から出射された第２のレーザ光を上記合成光学系まで伝達し、第２の光学系と異なる倍率である第２の光学系と、が収納されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明に係る光学ヘッドは、光ディスクに対してレーザ光を出射する光学ヘッドにおいて、上記光ディスクの種類に応じて１つの出射窓から異なる３つの波長のレーザ光を出力するレーザ出射装置と、上記レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっており、コリメータレンズを通過した平行光とされたレーザ光が入射され、入射された光を上記光ディスクに照射する対物レンズとを備えており、上記レーザ出射装置は、平面状の主面を有する支持基体と、前記支持基体の主面上に設けられ当該主面に対して平行に波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ前記支持基体の主面に平行であり且つ前記第１の半導体レーザ素子から出射されたレーザ光とは異なる方向に波長λ１よりも長い波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子と、前記第１の半導体レーザ素子上に設けられ上記第２のレーザ光と同一の方向に波長λ２よりも長い波長λ３の第３のレーザ光を出射する第３の半導体レーザ素子を有するレーザ発光部と、上記第１のレーザ光、第２のレーザ光及び第３のレーザ光が入射され、これらのレーザ光を同一方向に出射する合成光学系と、上記第１の半導体レーザ素子から出射された第１のレーザ光を上記合成光学系まで伝達する第１の光学系と、上記第２の半導体レーザから出射された第２のレーザ光及び上記第３の半導体レーザ素子から出射された第３のレーザ光を、上記合成光学系まで伝達し、第２の光学系よりも低倍率である第２の光学系と、が収納されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るレーザ出射装置は、波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、異なる方向に波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部とが一体的に形成されたレーザ発光部を備え、第１のレーザ光を伝達する第１の光学系と、第２のレーザ光を伝達する第２の光学系との倍率が異なっている。
【００２４】
このことにより、本発明に係るレーザ出射装置では、発散角が異なる２つのレーザ光を１つの出射窓から出力する。そのため、本発明に係るレーザ出射装置では、簡易な構成且つ光の損失なく、第１のレーザ光と第２のレーザ光のビーム径を異なるものとすることができる。
【００２５】
本発明に係る光学ヘッドは、レーザ出射装置と、当該レーザ出射装置から出力されたレーザ光を平行光とするコリメータレンズと、中央部分の開口数が低くなっている対物レンズとを備えている。上記レーザ出射装置は、波長λ１の第１のレーザ光を出射する第１の半導体レーザ素子と、異なる方向に波長λ２の第２のレーザ光を出射する第２の半導体レーザ素子とを有するレーザ発光部とが一体的に形成されたレーザ発光部を備え、第１のレーザ光を伝達する第１の光学系と、第２のレーザ光を伝達する第２の光学系との倍率が異なっている。
【００２６】
このことにより、本発明に係る光学ヘッドでは、レーザ出射装置から発散角が異なる２つのレーザ光を１つの出射窓から出力される。従って、本発明に係る光学ヘッドでは、簡易な構成且つ光の損失なく、第１のレーザ光と第２のレーザ光のビーム径を異なるものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明が適用された光学ヘッドついて説明をする。
【００２８】
図１に本発明が適用された光学ヘッド１の模式的な構成図を示す。
【００２９】
光学ヘッド１は、光ディスクＤに対して、記録再生用のレーザ光を集光して照射し、その反射光を検出して電気信号に変換するものである。
【００３０】
光学ヘッド１を用いられる光ディスクＤは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤの３種類である。つまり、光学ヘッド１は、ＣＤ用の波長が７８５ｎｍのレーザ光、ＤＶＤ用の波長が６６０ｎｍのレーザ光及びＢＤ用の波長が４０５ｎｍのレーザ光の３波長のレーザ光を出射し、これら３波長のレーザ光を光ディスクＤに照射するとともに、それらの反射光を検出する。
【００３１】
光学ヘッド１は、図１に示すように、３波長レーザモジュール１０と、コリメータレンズ１１と、偏光ビームスプリッタ１２と、１／４波長板１３と、対物レンズ１４と、集光レンズ１５と、フォトディテクタ１６とを備えている。
【００３２】
３波長レーザモジュール１０は、波長が７８５ｎｍの赤外レーザ光を出射するＣＤ用の赤外半導体レーザ素子、波長が６６０ｎｍの赤色レーザ光を出射するＤＶＤ用の赤色半導体レーザ素子、波長が４０５ｎｍの青紫色レーザ光を出射するＢＤ用の青紫色半導体レーザ素子を同一パッケージ２０中に内蔵しており、これらから発光される３波長のレーザ光を１つの出射窓２１から、外部に向けて同一方向に出射する。３波長レーザモジュール１０は、これら３つの波長のレーザ光のうち一つを、外部からの制御に応じて出射する。すなわち、装着されている光ディスクＤがＣＤであるか、ＤＶＤであるか、ＢＤであるかに応じて、いずれか一つの波長のレーザ光が出射されるように制御がされる。
【００３３】
３波長レーザモジュール１０から出射された光は、コリメータレンズ１１に入射される。コリメータレンズ１１は、入射された光を平行な光束にする。
【００３４】
ここで、３波長レーザモジュール１０から出射される３つの波長のレーザ光は、略一点から発散する光（発散光）の状態で、同一の出射窓２１から外部へ出射される。３波長のレーザ光は、略同一の光軸を通過してコリメータレンズ１１に入射する。ただし、３つの波長のレーザ光のうち、ＢＤ用のレーザ光（波長４０５ｎｍ）の発散光の広がり角度をθ１とし、ＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光（波長７８５ｎｍ及び６６０ｎｍ）の発散光の広がり角度θ２としたとき、θ１＞θ２の関係となっている。つまり、ＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光の発散角θ２よりも、ＢＤ用のレーザ光の発散角θ１の方が広い。
【００３５】
従って、コリメータレンズ１１を通過した後の平行光束とされたＢＤ用のレーザ光Ｌ１のビーム径φ１と、コリメータレンズ１１を通過した後の平行光束とされたＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光Ｌ２のビーム径φ２とを比較すると、φ１＞φ２となる。つまり、ＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光Ｌ２の平行光とされた後のビーム径φ２よりも、ＢＤ用のレーザ光Ｌ１の平行光とされた後のビーム径φ１の方が、大きい。
【００３６】
コリメータレンズ１１を通過したレーザ光は、偏光ビームスプリッタ１２に対してＰ偏光として入射する。偏光ビームスプリッタ１２は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するので、コリメータレンズ１１側から入射された光（Ｐ偏光）は透過する。偏光ビームスプリッタ１２を透過した光は、１／４波長板１３を通過して、対物レンズ１４に入射される。
【００３７】
対物レンズ１４は、１／４波長板１３を通過して入射されたレーザ光を集光して、光ディスクＤに照射する。また、対物レンズ１４は、光ディスクＤから反射された戻り光が入射される。
【００３８】
ここで、対物レンズ１４は、レンズの中央部分の開口数が０．４５及び０．６とされ、レンズの周縁部分の開口数が０．８５となるように構成されている。すなわち、対物レンズ１４に対して広いビーム径φ１で入射された場合には０．８５の開口数で集光し、対物レンズ１４に対して狭いビーム径φ２で入射された場合には０．４５及び０．６の開口数で集光する。従って、対物レンズ１４は、ビーム径φ１のＢＤ用のレーザ光Ｌ１が入射された場合には０．８５の開口数を実現し、ビーム径φ２のＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光Ｌ２が入射された場合には、０．４５又は０．６の開口数が実現する。
【００３９】
対物レンズ１４を通過した戻り光は、１／４波長板１３を通過して、偏光ビームスプリッタ１２に入射される。こんどは、１／４波長板１３を２回通過し、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッタ１２に入射されるので、偏光ビームスプリッタ１２により反射される。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ１２により反射された戻り光は、集光レンズ１５を通過してフォトディテクタ１６に照射される。
【００４１】
フォトディテクタ１６は、照射された光を電気信号に変換して、マトリクスアンプ等に出力する。
【００４２】
以上のように光学ヘッド１では、ＣＤ，ＤＶＤのレーザ光のビーム径を小さくし、ＢＤのレーザ光のビーム径を大きくするように、レーザ光の発散角が調整された３波長レーザモジュール１０を用いている。このため、光学ヘッド１では、ビーム径を拡大する倍率変換機構等を必要としない簡易な構成で、且つ、絞り等による光の損失を無くして、対物レンズ１４による開口数の違いを実現することができる。
【００４３】
つぎに、３波長レーザモジュール１０についてさらに詳細に説明をする。
【００４４】
３波長レーザモジュール１０は、図２に示すように、内部が中空とされた例えば金属製のパッケージ２０と、当該パッケージ２０の内部に収納されたレーザ素子等とから構成されている。金属製のパッケージ２０には、透明な出射窓２１が設けられている。３波長レーザモジュール１０では、内部で発光されたレーザ光が、この出射窓２１を介して外部へ出射される。
【００４５】
図３は、３波長レーザモジュール１０のパッケージ２０の内部の構成を模式的に表した図である。
【００４６】
３波長レーザモジュール１０は、図３に示すように、パッケージ２０の内部に、レーザ発光部３１と、ダイクロックミラー３２と、第１の反射ミラー３３と、第２の反射ミラー３４と、第３の反射ミラー３５と、マイナスのパワーのレンズである倍率補正レンズ３６とを備えている。
【００４７】
レーザ発光部３１は、ヒートシンク４１と、ＢＤ用半導体レーザ素子４２と、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３と、ＣＤ用半導体レーザ素子４４とが一体的に接着された構成となっている。
【００４８】
図４（Ａ）は、レーザ発光部３１の模式的な前側の側面図であり、図４（Ｂ）は、レーザ発光部３１の模式的な横側の側面図であり、図４（Ｃ）は、レーザ発光部３１の模式的な後側の側面図である。
【００４９】
ヒートシンク４１は、各レーザ素子４２〜４４を支持するための支持基体としての機能を有するとともに、各レーザ素子４２〜４４に発生した熱を外部に放熱する機能を有するものである。ヒートシンク４１は、熱伝導率が高く、導電性が良好な材料、例えば、銅等から構成されている。また、ヒートシンク４１は、各レーザ素子４２〜４４が載置される平面状の主面４１ａが形成されている。
【００５０】
ＢＤ用半導体レーザ素子４２は、ヒートシンク４１の主面４１ａ上に接着されている。
【００５１】
ＢＤ用半導体レーザ素子４２は、ｎ型ＧａＮ基板上にレーザ構造が形成された半導体層を有するいわゆるＧａＮ系半導体レーザ素子である。具体的には、ＢＤ用半導体レーザ素子４２は、ｎ型ＧａＮ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ＧａＩｎＮ光導波層、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造の活性層、ＧａＩｎＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層及びｐ型ＧａＮコンタクト層が順次積層された構造となっている。
【００５２】
このようなＢＤ用半導体レーザ素子４２は、ｎ型ＧａＮ基板のｎ側電極がヒートシンク４１の主面４１ａに接着されている。ＢＤ用半導体レーザ素子４２は、発光点４２ａから、ヒートシンク４１の主面４１ａと平行な方向に、発振波長が４０５ｎｍ付近の青紫色レーザ光を出射する。
【００５３】
ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、ＢＤ用半導体レーザ素子４２の半導体層上に接着されている。すなわち、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、ＢＤ用半導体レーザ素子４２のヒートシンク４１が接着されている面の反対側の面に設けられている。
【００５４】
ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、レーザ構造が形成されたＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層を有するいわゆるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子である。具体的には、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、単一量子井戸（ＳＱＷ）構造又はＭＱＷ構造の活性層、ＡｌＧａＩｎＰ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層が順次積層された構造となっている。
【００５５】
このようなＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、半導体層側が、ＢＤ用半導体レーザ素子４２に接着されている。ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３は、発光点４３ａから、ヒートシンク４１の主面４１ａと平行な方向に、発振波長が６６０ｎｍ付近の赤色レーザ光を出射する。
【００５６】
ＣＤ用半導体レーザ素子４４は、ＢＤ用半導体レーザ素子４２の半導体層上に接着されている。すなわち、ＣＤ用半導体レーザ素子４４は、ＢＤ用半導体レーザ素子４２のヒートシンク４１が接着されている面の反対側に設けられている。
【００５７】
ＣＤ用半導体レーザ素子４４は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、レーザ構造が形成されたＡｌＧａＡｓ系の半導体層を有するいわゆるＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子である。具体的には、ＣＤ用半導体レーザ素子４４は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ光導波層、ＳＱＷ構造又はＭＱＷ構造の活性層、ＡｌＧａＡｓ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層が順次積層された構造となっている。
【００５８】
このようなＣＤ用半導体レーザ素子４４は、半導体層側が、ＢＤ用半導体レーザ素子４２に接着されている。ＣＤ用半導体レーザ素子４４は、発光点４３ａから、ヒートシンク４１の主面４１ａと平行な方向に、発振波長が７８５ｎｍ付近の赤色レーザ光を出射する。
【００５９】
なお、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４のｎ型ＧａＡｓ基板を共通化してもよい。
【００６０】
以上のように、レーザ発光部３１は、ＢＤ用半導体レーザ素子４２と、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３と、ＣＤ用半導体レーザ素子４４とが一体的に構成されている。
【００６１】
さらに、レーザ発光部３１では、ＢＤ用半導体レーザ素子４２のレーザ出射方向と、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４のレーザ出射方向とが、１８０度異なっている。つまり、ＢＤ用半導体レーザ素子４２の発光点４２ａと、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４の発光点４３ａ，４４ａとが反対方向を向いている。更に言い換えれば、レーザ発光部３１では、ＢＤ用半導体レーザ素子４２から発光されたレーザ光の光軸と、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４のレーザ光の光軸とが、異なっている。なお、ＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４のレーザ光の発光方向は同一である。
【００６２】
つぎに、３波長レーザモジュール１０内部での光路、つまり、レーザ発光部３１から出射されたレーザ光が、出射窓２１から外部へ出力されるまでの光路について説明をする。
【００６３】
レーザ発光部３１のＢＤ用半導体レーザ素子４２から出射された波長４０５ｎｍのレーザ光（以下、第１のレーザ光Ｌ１という。）は、第１の反射ミラー３３に入射し、この第１のミラー３３で反射されることにより光路が９０°曲げられ、続いて、ダイクロックミラー３２に入射される。ダイクロックミラー３２は、入射光を波長選択的に透過するミラーである。ここでは、ダイクロックミラー３２は、波長４０５ｎｍの第１のレーザ光Ｌ１を透過する。ダイクロックミラー３２により透過された第１のレーザ光Ｌ１は、出射窓２１に入射し、この出射窓２１を透過して外部に出力される。
【００６４】
一方、レーザ発光部３１のＤＶＤ用半導体レーザ素子４３及びＣＤ用半導体レーザ素子４４から出射された波長６６０ｎｍ又は７８５ｎｍのレーザ光（以下、これらをあわせて第２のレーザ光Ｌ２という。）は、第２の反射ミラー３４に入射し、この第２のミラー３４で反射されることにより光路が９０°曲げられ、続いて、倍率補正レンズ３６を通過して、第３の反射ミラー３５に入射する。第３の反射ミラー３５に入射された第２のレーザ光Ｌ２は、第３のミラー３５で反射されることにより光路が９０°曲げられ、続いて、ダイクロックミラー３２に入射される。ダイクロックミラー３２は、波長６６０ｎｍ又は波長７８５ｎｍの第２のレーザ光Ｌ２を反射する。ダイクロックミラー３２により反射された第２のレーザ光Ｌ２は、出射窓２１に入射し、この出射窓２１を透過して外部に出力される。
【００６５】
このように３波長レーザモジュール１０内部では、レーザ発光部３１から異なる方向に出射された第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２が、ダイクロックミラー３２の表面側及び裏面側からそれぞれ入射され、最終的に、３つの波長のレーザ光が同一の方向から出力されるように構成されている。
【００６６】
ここで、第２のレーザ光Ｌ２の光路中には、マイナスのパワーのレンズである倍率補正レンズ３６が設けられ、第２のレーザ光Ｌ２の光路中で倍率が低くされている。
【００６７】
このことにより、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２は、発散光として出射窓２１から出力されるが、その出力の際に、第２のレーザ光Ｌ２の発散角θ２よりも、第１のレーザ光Ｌ１の発散角θ１の方が大きくされている。つまり、ＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光の発散角θ２よりも、ＢＤ用のレーザ光の発散角θ１の方が広い。
【００６８】
このようにＣＤ，ＤＶＤ用のレーザ光の発散角θ２よりも、ＢＤ用のレーザ光の発散角θ１の方を広くすることにより、対物レンズ１４上でのＣＤ，ＤＶＤのレーザ光のビーム径を小さくし、対物レンズ１４上でのＢＤのレーザ光のビーム径を大きくすることができる。
【００６９】
従って、３波長レーザモジュール１０では、従来必要であった倍率変換機構や絞り機構を除き、光学ヘッドの構成を非常に簡易にすることができる。
【００７０】
なお、本例では、マイナスのパワーのレンズを第２のレーザ光Ｌ２の光路中に設けたが、本発明では、プラスのパワーのレンズを第１のレーザ光Ｌ１の光路中に設けてもよい。つまり、第２のレーザ光Ｌ２をレーザ発光部３１からダイクロックミラー３２まで伝達する光学系の倍率を、第１のレーザ光Ｌ２をレーザ発光部３１からダイクロックミラー３２まで伝達する光学系の倍率よりも高くなればよい。  
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明が適用された光学ヘッドの構成図である。
【図２】３波長レーザデバイスの外観図である。
【図３】３波長レーザデバイスの内部の模式的な構成図である。
【図４】３波長レーザデバイスの内部のレーザ発光部の模式的な側面図である。
【図５】従来の光学ヘッドの構成図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  光学ヘッド、１０  ３波長レーザモジュール、１１  コリメータレンズ、１２  偏光ビームスプリッタ、１３  １／４波長板、１４  対物レンズ、１５  集光レンズ、１６  フォトディテクタ、２１  レーザ発光部、３２  ダイクロックミラー、３３  第１の反射ミラー、３４  第２の反射ミラー、３５  第３の反射ミラー、３６  倍率補正レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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