(57)【要約】  【課題】  トラックピッチの異なる複数の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能であると共に、高精度の組立調整が不要で、組立時間の短縮及び低コスト化を図ることが可能な光半導体装置を提供する。  【解決手段】  光半導体装置を、半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１からの出射光束を、主ビームと複数の副ビームとに分岐する出射光束分岐素子２と、主ビーム及び副ビームを光ディスク５上に集光する対物レンズ４と、光ディスク５で反射された主ビーム及び副ビームをそれぞれ検出する信号検出用の受光素子８とにより構成する。そして、出射光束分岐素子２によって分岐された副ビームが、対物レンズ４への入射時に、光ディスク半径方向に２分割以下の光分布となるように構成する。【選択図】  図１
2006268974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光束を、主ビームと複数の副ビームとに分岐する出射光束分岐素子と、前記出射光束分岐素子によって分岐された前記主ビーム及び副ビームを光ディスク上に集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された前記主ビーム及び副ビームをそれぞれ検出する信号検出用受光素子とを備えた光半導体装置であって、
前記出射光束分岐素子によって分岐された前記副ビームが、前記対物レンズへの入射時に、光ディスク半径方向に２分割以下の光分布となっていることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記出射光束分岐素子は、光ディスク半径方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域からなり、前記第１の回折格子領域の格子ピッチと前記第２の回折格子領域の格子ピッチとが異なっている請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記第１の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第１の副ビーム、前記第１の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第２の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第３の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第４の副ビームとしたとき、前記光ディスク上での、前記第１の副ビームと前記第３の副ビームとの間の間隔と、前記第２の副ビームと前記第４の副ビームとの間の間隔とが、いずれも前記主ビームのスポットサイズ以上である請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記出射光束分岐素子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域と、前記第１及び第２の回折格子領域に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子領域とからなり、前記第１及び第４の回折格子領域は、同一の格子ピッチを有し、前記第２及び第３の回折格子領域は、前記第１及び第４の回折格子領域の格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有する請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項５】
前記第１の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第１の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第２の副ビーム、前記第３の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第３の副ビーム、前記第４の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第４の副ビームとしたとき、前記光ディスク上での、前記第１の副ビームと前記第３の副ビームとの間の間隔と、前記第２の副ビームと前記第４の副ビームとの間の間隔とが、いずれも前記主ビームのスポットサイズ以上である請求項４に記載の光半導体装置。
【請求項６】
前記出射光束分岐素子は、光ディスク半径方向に３分割され、かつ、トラック列方向に３分割されており、４つのコーナー領域に副ビーム生成用の回折格子が形成されている請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記副ビーム生成用の回折格子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子と、前記第１及び第２の回折格子に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子とからなり、前記第１及び第４の回折格子は、同一の格子ピッチを有し、前記第２及び第３の回折格子は、前記第１及び第４の回折格子の格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有する請求項６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記副ビーム生成用の回折格子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子と、前記第１及び第２の回折格子に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子とからなり、前記第１〜第４の回折格子は、光ディスク半径方向に対して斜め方向に延びた格子をそれと直交する方向に配列することによって構成されている請求項６に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクなどの情報記録媒体への情報の記録、情報記録媒体に記録された情報の再生、消去などの処理を行う光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクに情報を記録し、又は、光ディスクに記録された情報を再生する際には、光ビームを光ディスクのトラック上に正確に追従させるトラッキング動作を行うことが必要である。近年、光ディスクの規格の多様化に伴い、トラックピッチ等の異なる複数の光ディスクに対して、安定なトラッキング動作を行うことが求められている。トラッキング信号検出法としては、いくつかの方法が報告され、実用化されているが、最も一般的なものとしてプッシュプル法がある。
【０００３】
以下、プッシュプル法について、図１３〜図１６を参照しながら説明する。図１３はプッシュプル法によってトラッキング信号を検出する従来技術における光半導体装置を示す概略構成図、図１４は当該従来技術の光半導体装置における光ディスクからの反射光束を説明するための図、図１５は当該従来技術の光半導体装置における対物レンズシフト時の光ディスクからの反射光束を説明するための図、図１６は当該従来技術の光半導体装置における光ディスク傾き時の光ディスクからの反射光束を説明するための図である。
【０００４】
図１３に示すように、半導体レーザ素子１０１から出射された光束は、コリメータレンズ１０２によって平行光に変換されて、ビームスプリッタ１０５を透過した後、対物レンズ１０３によって光ディスク１０４上に集光される。光ディスク１０４上に集光された光束は、図１４に示すようにトラック１０８によって回折され、０次回折光１１０と＋１次回折光１１１ａとの干渉、及び０次回折光１１０と−１次回折光１１１ｂとの干渉により、反射光束に干渉パターン１１２ａ、１１２ｂが現れる。干渉パターン１１２ａ、１１２ｂを有する反射光束１０９は、ビームスプリッタ１０５によって反射され、集光レンズ１０６により、光ディスク１０４の半径方向（光ディスク半径方向）に２分割された受光領域１０７ａ、１０７ｂを有する受光素子１０７上に集光されて、検出される。
【０００５】
干渉パターン１１２ａ、１１２ｂは、図１４に示すようにビームスポットが光ディスク１０４のトラック１０８の中心にある場合には左右同一の強度となり、ビームスポットがトラック１０８の中心から離れるにしたがって左右の強度が非対称となる。この左右の差動信号をプッシュプル信号といい、受光素子１０７の２分割された受光領域１０７ａ、１０７ｂの差動信号を得ることによって検出することができる。
【０００６】
プッシュプル法を用いてトラッキング信号を検出する場合には、このように簡素な光学構成となるが、以下のような問題点もある。すなわち、図１５に示すように、対物レンズ１０３が光ディスク半径方向にシフトした場合には、２分割された受光領域１０７ａ、１０７ｂを有する受光素子１０７上のビームスポット１１３も移動するため、光ディスク１０４上でビームスポットがトラック１０８（図１４参照）の中心にあっても、トラッキングエラー信号にオフセットが発生してしまう。また、図１６に示すように、光ディスク１０４が傾いた場合にも、同様に、２分割された受光領域１０７ａ、１０７ｂを有する受光素子１０７上のビームスポット１１３が移動するため、トラッキングエラー信号にオフセットが発生してしまう。そして、これらのオフセットにより、トラッキング動作時にオフトラックが発生し、再生信号の劣化を招いてしまう。
【０００７】
これらのオフセットをキャンセルする方法として、差動プッシュプル法が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。以下、差動プッシュプル法について、図１７〜図２０を参照しながら説明する。図１７は差動プッシュプル法によってトラッキング信号を検出する従来技術における他の光半導体装置を示す概略構成図、図１８は当該従来技術の他の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置図、図１９は当該従来技術の他の光半導体装置における受光素子を示す平面図、図２０は当該従来技術の他の光半導体装置におけるトラッキングエラー信号の信号波形図である。
【０００８】
図１７に示すように、半導体レーザ素子１０１から出射された光束は、３ビーム生成用回折格子素子１１４により、図中のＸ方向に回折を受け、その０次光が主ビームとして、±１次光が副ビームとして分岐される。前記３つの分岐光束は、コリメータレンズ１０２によって平行光に変換されて、ビームスプリッタ１０５を透過した後、対物レンズ１０３によって光ディスク１０４上に集光されて反射される。図１８に示すように、光ディスク１０４上において、２つの副ビーム１１６ａ、１１６ｂは、主ビーム１１５に対して、光ディスク１０４の半径方向にトラック１０８のピッチ（トラックピッチ）の１／２だけずれた位置に配置されるように調整されている。
【０００９】
図１７に示すように、光ディスク１０４からの主ビーム及び副ビームの反射光束は、ビームスプリッタ１０５によって反射された後、集光レンズ１０６によって受光素子１１９上に集光されて、検出される。図１９に示すように、受光素子１１９は、光ディスク１０４のトラック列方向に並べて配置された３つの受光素子１２０、１２１、１２２からなっており、各受光素子は、光ディスク半径方向に２分割された受光領域を有している。２分割された受光領域１２１ａ、１２１ｂを有する中央の受光素子１２１は、主ビーム検出用である。受光領域１２１ａ、１２１ｂの出力信号をそれぞれＡ、Ｂとしたとき、主ビーム１１７のプッシュプル信号（ＭＰＰ）は、
ＭＰＰ＝（Ａ−Ｂ）
によって演算される。また、２分割された受光領域１２０ａ、１２０ｂを有する受光素子１２０、及び２分割された受光領域１２２ａ、１２２ｂを有する受光素子１２２は、副ビーム検出用である。受光領域１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂの出力信号をそれぞれＣ、Ｄ、Ｅ、Ｆとしたとき、副ビーム１１８ａ、１１８ｂのプッシュプル信号（ＳＰＰ）は、
ＳＰＰ＝（Ｃ−Ｄ）＋（Ｅ−Ｆ）
によって演算される。
【００１０】
図２０に、これらの信号の対物レンズシフト時における信号波形を示す。主ビームと副ビームとはトラックピッチの１／２だけずれているため、図２０（ａ）に示す主ビームのプッシュプル信号（ＭＰＰ）と、図２０（ｂ）示す副ビームのプッシュプル信号（ＳＰＰ）とは、位相が１８０度ずれている。一方、対物レンズ１０３のシフトや光ディスク１０４の傾きによって発生するＤＣオフセット信号は同位相となる。
【００１１】
従って、トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を、
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ
ｋ＝α／β
α：主ビームの光強度
β：副ビームの光強度
の演算式を用いて検出することにより、対物レンズ１０３のシフトや光ディスク１０４の傾きによって発生するオフセットをキャンセルすることができる（図２０（ｃ）参照）。
【特許文献１】特開２００４−５８９２号公報
【特許文献２】特開２００１−３２５７３８号公報
【特許文献３】特開２００１−２５０２５０号公報
【特許文献４】特開平９−８１９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記のような差動プッシュプル法では、光ディスク上で副ビームを主ビームに対してトラックピッチの１／２だけ正確にずらして配置する必要があるため、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して１つの光半導体装置を用いて記録・再生を行う上で問題があった。また、装置組立時に、３ビーム生成用回折格子素子を高精度に位置決めする必要があるため、組立時間を短縮し、コストを削減する上でも問題があった。
【００１３】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能であると共に、高精度の組立調整が不要で、組立時間の短縮及び低コスト化を図ることが可能な光半導体装置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】
【００１４】
前記目的を達成するため、本発明に係る光半導体装置の構成は、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子からの出射光束を、主ビームと複数の副ビームとに分岐する出射光束分岐素子と、前記出射光束分岐素子によって分岐された前記主ビーム及び副ビームを光ディスク上に集光する対物レンズと、前記光ディスクで反射された前記主ビーム及び副ビームをそれぞれ検出する信号検出用受光素子とを備えた光半導体装置であって、前記出射光束分岐素子によって分岐された前記副ビームが、前記対物レンズへの入射時に、光ディスク半径方向に２分割以下の光分布となっていることを特徴とする。
【００１５】
前記本発明の光半導体装置の構成によれば、光ディスクで反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域がほとんど発生しない。このため、検出される副ビーム信号にはトラック横断時に発生するプッシュプル成分（変調成分）が含まれず、対物レンズのシフトや光ディスクの傾きによって発生するＤＣオフセット信号のみが検出される。トラッキングエラー信号は、主ビームのプッシュプル信号から副ビームよって得られるＤＣオフセット信号を差分することにより、検出することができる。また、光ディスク上での副ビームをトラックの位置とは無関係に配置することができるので、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能である。また、光半導体装置の組立・調整時に副ビームの位置を調整する必要がないので、組立時間の短縮及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００１６】
前記本発明の光半導体装置の構成においては、前記出射光束分岐素子は、光ディスク半径方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域からなり、前記第１の回折格子領域の格子ピッチと前記第２の回折格子領域の格子ピッチとが異なっているのが好ましい。この好ましい例によれば、出射光束分岐素子によって分岐され、対物レンズへ入射する時の副ビームを、光ディスク半径方向に２分割以下の光分布とすることができる。また、この場合には、前記第１の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第１の副ビーム、前記第１の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第２の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第３の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第４の副ビームとしたとき、前記光ディスク上での、前記第１の副ビームと前記第３の副ビームとの間の間隔と、前記第２の副ビームと前記第４の副ビームとの間の間隔とが、いずれも前記主ビームのスポットサイズ以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、各副ビーム同士がトラック列方向に十分分離されるため、光ディスクで反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域がほとんど発生しなくなる。
【００１７】
また、前記本発明の光半導体装置の構成においては、前記出射光束分岐素子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域と、前記第１及び第２の回折格子領域に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子領域とからなり、前記第１及び第４の回折格子領域は、同一の格子ピッチを有し、前記第２及び第３の回折格子領域は、前記第１及び第４の回折格子領域の格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有するのが好ましい。この好ましい例によれば、第１及び第２の回折格子領域で回折される副ビームの強度と、第３及び第４の回折格子領域で回折される副ビームの強度とが等しくなるため、トラック列方向に急峻なファーフィールド分布を有する半導体レーザ素子を搭載した場合であっても、オフセットのない安定したトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。また、この場合には、前記第１の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第１の副ビーム、前記第２の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第２の副ビーム、前記第３の回折格子領域によって＋１次回折された前記副ビームを第３の副ビーム、前記第４の回折格子領域によって−１次回折された前記副ビームを第４の副ビームとしたとき、前記光ディスク上での、前記第１の副ビームと前記第３の副ビームとの間の間隔と、前記第２の副ビームと前記第４の副ビームとの間の間隔とが、いずれも前記主ビームのスポットサイズ以上であるのが好ましい。この好ましい例によれば、各副ビーム同士がトラック列方向に十分分離されるため、光ディスクで反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域がほとんど発生しなくなる。
【００１８】
また、前記本発明の光半導体装置の構成においては、前記出射光束分岐素子は、光ディスク半径方向に３分割され、かつ、トラック列方向に３分割されており、４つのコーナー領域に副ビーム生成用の回折格子が形成されているのが好ましい。この好ましい例によれば、対物レンズがシフトした場合においても、対物レンズへ入射する時の副ビームが光ディスク半径方向に２分割以下の光分布となるため、光ディスクで反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域が発生することはない。また、この場合には、前記副ビーム生成用の回折格子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子と、前記第１及び第２の回折格子に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子とからなり、前記第１及び第４の回折格子は、同一の格子ピッチを有し、前記第２及び第３の回折格子は、前記第１及び第４の回折格子の格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有するのが好ましい。また、この場合には、前記副ビーム生成用の回折格子は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子と、前記第１及び第２の回折格子に対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子とからなり、前記第１〜第４の回折格子は、光ディスク半径方向に対して斜め方向に延びた格子をそれと直交する方向に配列することによって構成されているのが好ましい。これらの好ましい例によれば、対物レンズがシフトした場合においても、出射光束分岐素子によって分岐され、対物レンズへ入射する時の副ビームを、光ディスク半径方向に２分割以下の光分布とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能であると共に、高精度の組立調整が不要で、組立時間の短縮及び低コスト化を図ることが可能な光半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００２１】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態における光半導体装置を示す概略構成図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の光半導体装置は、光源としての半導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１からの出射光束を、主ビームと複数の副ビームとに分岐する出射光束分岐素子２と、出射光束分岐素子２によって分岐された主ビーム及び副ビームを平行光に変換するコリメータレンズ３と、コリメータレンズ３によって平行光に変換された主ビーム及び副ビームを光ディスク５上に集光する対物レンズ４と、光ディスク５で反射された主ビーム及び副ビームを反射するビームスプリッタ６と、ビームスプリッタ６によって反射された主ビーム及び副ビームをそれぞれ検出する信号検出用の受光素子８と、ビームスプリッタ６によって反射された主ビーム及び副ビームを受光素子８上に集光する集光レンズ７とにより構成されている。
【００２３】
半導体レーザ素子１から出射された光束は、出射光束分岐素子２により、主ビームと４つの副ビームとに分岐される。出射光束分岐素子２によって分岐された主ビーム及び副ビームは、コリメータレンズ３によって平行光に変換されて、ビームスプリッタ６を透過した後、対物レンズ４によって光ディスク５上に集光される。光ディスク５で反射された主ビーム及び副ビームは、ビームスプリッタ６によって反射された後、集光レンズ７によって受光素子８上に集光されて、検出される。
【００２４】
図２は本実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図である。図２に示すように、本実施の形態の出射光束分岐素子２は、光ディスク５の半径方向（以下「光ディスク半径方向」という）に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域２ａ、２ｂからなり、第１及び第２の回折格子領域２ａ、２ｂは、光ディスク半径方向に延びた格子を光ディスク５のトラック列方向（以下、単に「トラック列方向」という）に配列することによって構成されている。ここで、第１の回折格子領域２ａの格子ピッチと第２の回折格子領域２ｂの格子ピッチとは異なっている。本実施の形態においては、一例として、第１の回折格子領域２ａの格子ピッチが第２の回折格子領域２ｂの格子ピッチよりも小さい場合を示している。第１及び第２の回折格子領域２ａ、２ｂに入射して回折される光のうち、０次光が主ビームとなり、第１の回折格子領域２ａの＋１次光が第１の副ビーム、第１の回折格子領域２ａの−１次光が第２の副ビーム、第２の回折格子領域２ｂの＋１次光が第３の副ビーム、第２の回折格子領域２ｂの−１次光が第４の副ビームとなる。図２中、９は主ビームの出射光束分岐素子２上での光束領域を表わしており、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄはそれぞれ第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子２上での光束領域を表わしている。そして、各光束領域の光束が、対物レンズ４に入射し、光ディスク５上で各ビームスポットを形成する。
【００２５】
ここで、主ビームの出射光束分岐素子２上での光束領域９は、対物レンズ４の形状、すなわち、円形の光分布を有している。一方、第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子２上での光束領域１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、それぞれ半円形の光分布を有している。これは、第１の回折格子領域２ａと第２の回折格子領域２ｂの格子ピッチの違いに起因する回折角度の違いにより、第１の回折格子領域２ａでの光束領域１０ａと第２の回折格子領域２ｂでの光束領域１０ｃとがトラック列方向に分離されると共に、第１の回折格子領域２ａでの光束領域１０ｂと第２の回折格子領域２ｂでの光束領域１０ｄとがトラック列方向に分離されるからである。
【００２６】
図３は本実施の形態の光半導体装置における主ビーム及び副ビームの光ディスクからの反射光束を説明するための図である。ここで、図３（ａ）は主ビームの場合、図３（ｂ）は第１及び第２の副ビームの場合、図３（ｃ）は第３及び第４の副ビームの場合をそれぞれ示している。図３（ａ）に示すように、円形の光分布を有する主ビーム１２は、光ディスク５上のトラック１１によって反射回折され、０次回折光１３と＋１次回折光１４ａとの干渉、及び０次回折光１３と−１次回折光１４ｂとの干渉により、反射光束に干渉領域１５ａ、１５ｂが現れる。そして、この干渉領域１５ａ、１５ｂの明暗により、プッシュプル信号が検出される。一方、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、半円形の光分布を有する第１及び第２の副ビーム１６、第３及び第４の副ビーム１９の場合には、光ディスク５上のトラック１１によって反射回折された０次回折光１７、２０、＋１次回折光１８ａ、２１ａ及び−１次回折光１８ｂ、２１ｂも半円形となるため、干渉領域が減少するか、又はほとんど発生しなくなる。例えば、ＤＶＤ−Ｒ（digital versatile disk recordable）のようにトラック間距離が０．７４μｍ程度と短い場合には、反射回折角度が大きくなり、干渉領域はほとんど発生しなくなる。また、ＤＶＤ−ＲＡＭ（digital versatile disk random access memory）のようにトラック間（グルーブ−グルーブ間）距離が１．２３μｍ程度と長い場合には、一部干渉領域が発生するが、トラックによる変調成分はほとんど発生せず、主ビームのプッシュプル信号と比較して、無視できるほど小さくなる。
【００２７】
図４に、本実施の形態の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置を示す。図４に示すように、光ディスク５上での主ビーム２２、及び第１、第２、第３、第４の副ビーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの配置に関しては、
Ｌ１≧Ｒ、Ｌ２≧Ｒ
を満たすように調整されている。ここで、Ｒは主ビーム２２のスポットサイズ、Ｌ１は第１の副ビーム２３ａと第３の副ビーム２３ｃとの間の間隔、Ｌ２は第２の副ビーム２３ｂと第４の副ビーム２３ｄとの間の間隔をそれぞれ表わしている。ここで、スポットサイズとは、スポット中心の光強度の１／ｅ2 となる範囲の直径のことである。この構成によれば、各副ビーム同士がトラック列方向に十分分離されるため、光ディスク５で反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域はほとんど発生しない。尚、図４においては、第１、第２、第３、第４の副ビーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄがトラック１１上に配置されているが、第１、第２、第３、第４の副ビーム２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄをトラック１１の位置とは無関係に配置しても問題はない。
【００２８】
光ディスク５で反射された主ビーム及び副ビームは、図５に示すような配置の受光素子８によって検出される。図５は本実施の形態の光半導体装置における受光素子を示す平面図である。図５に示すように、受光素子８は、トラック列方向に並べて配置された３つの受光素子２６、２７、２８からなっている。光ディスク半径方向に２分割され、かつ、トラック列方向に２分割された４つの受光領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを有する中央の受光素子２７は、主ビーム検出用である。受光領域２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄの出力信号をそれぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしたとき、主ビーム２４のプッシュプル信号（ＭＰＰ）は、
ＭＰＰ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
によって演算される。この主ビームのプッシュプル信号には、トラック横断時の変調成分と、対物レンズ４のシフトや光ディスク５の傾きによって発生するＤＣオフセット成分とが含まれている。一方、受光素子２７の両側の受光素子２６、２８は、光ディスク半径方向に２分割された受光領域２６ａ、２６ｂ及び受光領域２８ａ、２８ｂをそれぞれ有している。これらの受光素子２６、２８は、副ビーム検出用である。受光領域２６ａ、２６ｂ、２８ａ、２８ｂの出力信号をそれぞれＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈとしたとき、副ビーム２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄのプッシュプル信号（ＳＰＰ）は、
ＳＰＰ＝（Ｅ＋Ｇ）−（Ｆ＋Ｈ）
によって演算される。このように、副ビームのプッシュプル信号を、光ディスク半径方向の差分によって演算することにより、主ビームと同位相のＤＣオフセット信号を検出することができる。４つの副ビームはいずれも反射回折光の０次光と±１次光との干渉領域を有しないため、この副ビームのプッシュプル信号には、トラック横断時の変調成分は含まれていない。
【００２９】
図６に、これらの信号の対物レンズシフト時における信号波形を示す。トラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を、
ＴＥＳ＝ＭＰＰ−ｋ×ＳＰＰ
ｋ＝α／β
α：主ビームの光強度
β：副ビームの光強度
の演算式を用いて検出することにより、対物レンズ４のシフトや光ディスク５の傾きによって発生するＤＣオフセット信号をキャンセルすることができる。
【００３０】
本構成によれば、副ビームのプッシュプル信号にトラック横断時の変調成分が含まれないため、副ビームを、トラック位置に依らず、光ディスク上のどの位置に配置してもよい。これにより、同一の光半導体装置を用いて、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して記録・再生を行うことが可能となる。また、光半導体装置の組立・調整時に副ビームの位置を調整する必要がないので、組立時間の短縮及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００３１】
［第２の実施の形態］
本実施の形態の光半導体装置は、その基本構成が図１に示す上記第１の実施の形態と同一であり、出射光束分岐素子の構成のみが異なっている。図７は本発明の第２の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図、図８は当該出射光束分岐素子への入射光束の強度分布図である。
【００３２】
図７に示すように、本実施の形態の出射光束分岐素子３０は、トラック列方向に並べて配置された第１及び第２の回折格子領域３０ａ、３０ｂと、第１及び第２の回折格子領域３０ａ、３０ｂに対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置された第３及び第４の回折格子領域３０ｃ、３０ｄとからなっており、第１〜第４の回折格子領域３０ａ〜３０ｄは、光ディスク半径方向に延びた格子をトラック列方向に配列することによって構成されている。第１の回折格子領域３０ａとその対角に配置された第４の回折格子領域３０ｄとは、同一の格子ピッチを有している。また、第２の回折格子領域３０ｂとその対角に配置された第３の回折格子領域３０ｃとは、第１及び第４の回折格子領域３０ａ、３０ｄの格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有している。本実施の形態においては、一例として、第１及び第４の回折格子領域３０ａ、３０ｄの格子ピッチが第２及び第３の回折格子領域３０ｂ、３０ｃの格子ピッチよりも小さい場合を示している。第１、第２、第３、第４の回折格子領域３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに入射して回折される光のうち、０次光が主ビームとなり、第１の回折格子領域３０ａの＋１次光が第１の副ビーム、第２の回折格子領域３０ｂの−１次光が第２の副ビーム、第３の回折格子領域３０ｃの＋１次光が第３の副ビーム、第４の回折格子領域３０ｄの−１次光が第４の副ビームとなる。図７中、３１は主ビームの出射光束分岐素子３０上での光束領域であり、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄはそれぞれ第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子３０上での光束領域である。そして、各光束領域の光束が、対物レンズ４に入射し、光ディスク５上で各ビームスポットを形成する（図１参照）。この場合においても、上記第１の実施の形態の場合と同様に、主ビームの出射光束分岐素子３０上での光束領域３１は、円形の光分布を有しており、第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子３０上での光束領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、それぞれ半円形の光分布を有している。
【００３３】
この構成によれば、図８に示すように、出射光束分岐素子３０に入射する光束のトラック列方向の光強度分布が、例えば、急峻なガウシアン形状であっても、第１の副ビームと第２の副ビームとの和と、第３の副ビームと第４の副ビームとの和とが等しくなるため、出射光束分岐素子３０に入射する光束の光強度分布に起因するオフセットは発生しない。これにより、狭い広がり角の半導体レーザ素子を搭載した場合や、低い光学倍率の光学系を採用した場合であっても、オフセットのない安定したトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態の光半導体装置においても、上記第１の実施の形態と同様に、光ディスク５上での主ビーム、及び第１、第２、第３、第４の副ビームの配置に関しては、
Ｌ１≧Ｒ、Ｌ２≧Ｒ
を満たすように調整されている。ここで、Ｒは主ビームのスポットサイズ、Ｌ１は第１の副ビームと第３の副ビームとの間の間隔、Ｌ２は第２の副ビームと第４の副ビームとの間の間隔をそれぞれ表わしている。この構成によれば、各副ビーム同士がトラック列方向に十分分離されるため、光ディスク５で反射された副ビームの０次回折光と±１次回折光との干渉領域はほとんど発生しない。
【００３５】
［第３の実施の形態］
本実施の形態の光半導体装置は、その基本構成が図１に示す上記第１の実施の形態と同一であり、出射光束分岐素子の構成のみが異なっている。図９は本発明の第３の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図、図１０は対物レンズシフト時における当該出射光束分岐素子での主ビーム及び副ビームの様子を示す平面図である。
【００３６】
図９、図１０に示すように、本実施の形態の出射光束分岐素子３３は、光ディスク半径方向に３分割され、かつ、トラック列方向に３分割されており、４つのコーナー領域に副ビーム生成用の第１、第２、第３、第４の回折格子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが形成されている。第１及び第２の回折格子３３ａ、３３ｂは、トラック列方向に並べて配置されている。また、第３及び第４の回折格子３３ｃ、３３ｄは、第１及び第２の回折格子３３ａ、３３ｂに対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置されている。そして、第１、第２、第３、第４の回折格子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄは、光ディスク半径方向に延びた格子をトラック列方向に配列することによって構成されている。ここで、第１の回折格子３３ａとその対角に配置された第４の回折格子３３ｄとは、同一の格子ピッチを有している。また、第２の回折格子３３ｂとその対角に配置された第３の回折格子３３ｃとは、第１及び第４の回折格子３３ａ、３３ｄの格子ピッチとは異なる同一の格子ピッチを有している。本実施の形態においては、一例として、第１及び第４の回折格子３３ａ、３３ｄの格子ピッチが第２及び第３の回折格子３３ｂ、３３ｃの格子ピッチよりも小さい場合を示している。第１、第２、第３、第４の回折格子３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄに入射して回折される光のうち、第１の回折格子３３ａの＋１次光が第１の副ビーム、第２の回折格子３３ｂの−１次光が第２の副ビーム、第３の回折格子３３ｃの＋１次光が第３の副ビーム、第４の回折格子３０ｄの−１次光が第４の副ビームとなる。図９、図１０中、３４は主ビームの出射光束分岐素子３３上での光束領域であり、３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄはそれぞれ第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子３３上での光束領域である。そして、各光束領域の光束が、対物レンズ４に入射し、光ディスク５上で各ビームスポットを形成する（図１参照）。
【００３７】
また、本出射光束分岐素子３３においては、光ディスク半径方向に並んだ第１の回折格子３３ａと第３の回折格子３３ｃとの間、及び光ディスク半径方向に並んだ第２の回折格子３３ｂと第４の回折格子３３ｄとの間に、回折格子の存在しない平面領域３３ｅが形成されている。このため、図９に示すように、対物レンズ４が中立位置にある場合において、第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子３３上での光束領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄは、光ディスク半径方向に半円形以下となる。従って、本構成によれば、光ディスク５上のトラック１１（図３参照）によって反射回折される０次回折光と±１次回折光との干渉領域の発生を一層抑えることができる。また、図１０に示すように、対物レンズ４がシフトした場合においても、第１、第２、第３、第４の副ビームの出射光束分岐素子３３上での光束領域３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄを、光ディスク半径方向に半円形以下とすることが可能となる。このため、対物レンズ４がシフトした場合であっても、オフセットのない安定したトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。
【００３８】
［第４の実施の形態］
本実施の形態の光半導体装置は、その基本構成が図１に示す上記第１の実施の形態と同一であり、出射光束分岐素子の構成のみが異なっている。図１１は本発明の第４の実施の形態における出射光束分岐素子を示す平面図である。
【００３９】
図１１に示すように、本実施の形態の出射光束分岐素子３６は、光ディスク半径方向に３分割され、かつ、トラック列方向に３分割されており、４つのコーナー領域に副ビーム生成用の第１、第２、第３、第４の回折格子３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄが形成されている。第１及び第２の回折格子３６ａ、３６ｂは、トラック列方向に並べて配置されている。また、第３及び第４の回折格子３６ｃ、３６ｄは、第１及び第２の回折格子３６ａ、３６ｂに対してそれぞれ光ディスク半径方向に並べて配置されている。そして、第１、第２、第３、第４の回折格子３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、いずれも、光ディスク半径方向に対して斜め方向に延びた格子をそれと直交する方向に配列することによって構成されている。この構成によれば、格子の方向により、副ビームの出射光束分岐素子３６上での光束領域３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを任意に設定することができるので、対物レンズ４が中立位置にある場合、及び対物レンズ４がシフトした場合のいずれの場合に、副ビームの光束領域３８ａ、３８ｂ、３８ｃ、３８ｄを、光ディスク半径方向に半円形以下とすることが可能になる。本実施の形態においては、一例として、第１〜第４の回折格子３６ａ〜３６ｄが、光ディスク半径方向に対して４５度の方向に格子が延びている場合を示している。ここで、第１の回折格子３６ａとその対角に配置された第４の回折格子３６ｄとは、同一の方向に延びた格子を有しており、また、第２の回折格子３６ｂとその対角に配置された第３の回折格子３６ｃとは、第１及び第４の回折格子３６ａ、３６ｄの有する格子の方向と直交する方向に延びた格子を有している。
【００４０】
図１２に、本実施の形態の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置を示す。本実施の形態における副ビーム生成用の第１、第２、第３、第４の回折格子３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄは、光ディスク半径方向に対して斜め方向に延びた格子をそれと直交する方向に配列することによって構成されているので、図１２に示すように、光ディスク５上での第１、第２、第３、第４の副ビーム４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄも、主ビーム３９に対し、光ディスク半径方向に対して斜め方向の位置に配置される。但し、第１、第２、第３、第４の副ビーム４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄをトラック１１の位置とは無関係に配置しても問題はない。
【００４１】
本構成によれば、光ディスク５上のトラック１１によって反射回折される０次回折光と±１次回折光との干渉領域の発生を一層抑えることが可能となり、オフセットのない安定したトラッキングエラー信号を検出することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係る光半導体装置によれば、光ディスク上での副ビームをトラックの位置とは無関係に配置することができる。従って、本発明の光半導体装置は、トラックピッチの異なる複数の規格の光ディスクに対して記録・再生を行う場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光半導体装置を示す概略構成図
【図２】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図
【図３】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置における主ビーム及び副ビームの光ディスクからの反射光束を説明するための図
【図４】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置図
【図５】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置における受光素子を示す平面図
【図６】本発明の第１の実施の形態の光半導体装置におけるトラッキングエラー信号の信号波形図
【図７】本発明の第２の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図
【図８】本発明の第２の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子への入射光束の強度分布図
【図９】本発明の第３の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図（対物レンズが中立位置にあるとき）
【図１０】本発明の第３の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図（対物レンズがシフトしているとき）
【図１１】本発明の第４の実施の形態の光半導体装置における出射光束分岐素子を示す平面図
【図１２】本発明の第４の実施の形態の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置図
【図１３】プッシュプル法によってトラッキング信号を検出する従来技術における光半導体装置を示す概略構成図
【図１４】図１３に示す従来技術の光半導体装置における光ディスクからの反射光束を説明するための図
【図１５】図１３に示す従来技術の光半導体装置における対物レンズシフト時の光ディスクからの反射光束を説明するための図
【図１６】図１３に示す従来技術の光半導体装置における光ディスク傾き時の光ディスクからの反射光束を説明するための図
【図１７】差動プッシュプル法によってトラッキング信号を検出する従来技術における他の光半導体装置を示す概略構成図
【図１８】図１７に示す従来技術の他の光半導体装置における光ディスク上でのビームスポットの配置図
【図１９】図１７に示す従来技術の他の光半導体装置における受光素子を示す平面図
【図２０】図１７に示す従来技術の他の光半導体装置におけるトラッキングエラー信号の信号波形図
【符号の説明】
【００４４】
１  半導体レーザ素子
２  出射光束分岐素子
２ａ  第１の回折格子領域
２ｂ  第２の回折格子領域
３  コリメータレンズ
４  対物レンズ
５  光ディスク
６  ビームスプリッタ
７  集光レンズ
８、２６、２７、２８  受光素子
９  主ビームの光束領域
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  副ビームの光束領域
１１  トラック
１２  主ビーム
１３  主ビームの０次回折光
１４ａ  主ビームの＋１次回折光
１４ｂ  主ビームの−１次回折光
１５ａ、１５ｂ  干渉領域
１６  第１及び第２の副ビーム
１７、２０  副ビームの０次回折光
１８ａ、２１ａ  副ビームの＋１次回折光
１８ｂ、２１ｂ  副ビームの−１次回折光
１９  第３及び第４の副ビーム
２２  光ディスク上での主ビーム
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  光ディスク上での副ビーム
２４  受光素子上での主ビーム
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  受光素子上での副ビーム
２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ、２８ａ、２８ｂ  受光領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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