(57)【要約】【課題】  光学機器の製造工程で半導体レーザの角度位置の調整などを行う際、煩雑なアルゴリズムを用いなくても、半導体レーザ素子の発光パターンの傾きを精度よく検出可能な光学機器の製造方法を提供すること。【解決手段】  光ヘッド装置などの光学機器の製造する際、半導体レーザ素子２０の角度位置検出工程では、半導体レーザ素子２０を発振しきい値未満の電流で駆動して半導体レーザ素子２０の端面を自然放出モードで線状に発光させ、線状の発光パターンの観察結果に基づいて、半導体レーザ素子２０の光軸周りの角度位置を検出する。その際、線状の発光パターンを画像処理して発光パターンの直線近似パターンを求め、直線近似パターンに基づいて、半導体レーザ素子２０の光軸周りの角度位置を検出してもよい。かかる検出結果は、半導体レーザ素子２０の角度位置などを調整するのに利用できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子を発振しきい値未満の電流で駆動して前記半導体レーザ素子の端面を自然放出モードで線状に発光させ、当該線状の発光パターンの観察結果に基づいて、前記半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する角度位置検出工程を有していることを特徴とする光学機器の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記角度位置検出工程では、前記線状の発光パターンを観察する際、当該線状の発光パターンを画像処理して当該発光パターンの直線近似パターンを求め、当該直線近似パターンに基づいて、前記半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出することを特徴とする光学機器の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２において、前記半導体レーザ素子の角度位置の検出結果に基づいて、前記半導体レーザ素子とその他の光学素子との相対的な角度位置を調整することを特徴とする光学機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子を備えた光学機器の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、半導体レーザに給電して発光させ、その発光パターンに基づいて当該半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、図２（ａ）に示すように、導波路からなる光共振器の断面形状が長方形であり、長辺２１（半導体レーザチップ水平面と平行な方向）の寸法と、短辺２２（半導体レーザチップ水平面と直交する方向）の寸法が１桁以上、異なっているのが一般的である。ここで、短辺２２の寸法は、活性層厚で、これはエピタキシャル結晶成長で作成される多重量子井戸構造などのヘテロ接合化合物半導体層の層厚で決定され、１００ｎｍ程度のいわゆるサブμｍオーダーの寸法である。これに対して、長辺２１の寸法は、電流狭窄のためにエッチングなどの半導体プロセスで形成されるリジットストライプなどの幅で決定され、数μｍオーダーの寸法である。
【０００３】
このような半導体レーザ素子２０においては、へき開面からなる出射端面での上記導波路断面が、半導体レーザ素子２０の出射スポットの形状を決定する開口２５となる。ここで、開口２５を通過する光は、回折による広がり（放射角）をもって伝搬するが、その放射角度（回折角度）は開口２５の寸法が小さいほど大きく、開口２５の寸法が大きいほど小さくなる。従って、横長の長方形形状の開口２５から前方に出射されるレーザ光Ｌは、縦方向の放射角度の方が横方向の放射角度より大きくなり、そのファーフィールド・パターンは縦長の楕円形状となる。なお、後方に出射されるレーザ光も同様である。
【０００４】
このような半導体レーザ素子２０を備えた光学機器の代表的なものとしては、ＣＤやＤＶＤの再生などを行う光ヘッド装置があり、この光ヘッド装置において、対物レンズにより光記録ディスクに結像されるスポット形状は、半導体レーザ素子２０の出射端面の開口２５の実像である。ここで、スポット形状は、理想的には横長の長方形形状であるが、現実的には、半導体レーザ素子２０内部での導波路からの光の漏れ出しや、光学系によるフーリエ変換の理想状態からのずれなどに起因して、横長の楕円形状となる。それ故、光記録ディスク上に集光されて記録信号を読み取る光スポットの形状は楕円であり、真円ではない。このため、信号トラックに対するスポットの傾き（楕円の方向）によって、光ヘッド装置の再生／記録特性が異なってくるので、光ヘッド装置の製造工程では、楕円スポットの方向が設計通りとなるように、半導体レーザ素子２０を光軸周りに回転させてその角度位置を調整しながら組み立てが行われる。また、楕円スポットの方向によって検査選別が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来は、楕円スポットの方向の調整や検査を行う際、半導体レーザ素子２０をレーザ発振させてレーザ光Ｌを出射させて、ファーフィールド・パターン、あるいはディスク面上での光スポット像（ニアフィールド・パターン）をモニター観察しているが、このようなパターンは、楕円で、かつ、様々なパワー分布をもっているので、半導体レーザ素子２０の光軸周りの角度位置を正確に検出するのは困難である。
【０００６】
すなわち、半導体レーザ素子２０を発振しきい値以上の電流で駆動してレーザ発振させると、活性領域に誘導放出光エネルギーが集中するので、それをＣＣＤなどの撮像装置で観察すると、図２（ｂ）に示すように、楕円形状の発光スポット（ニアフィールド・パターン）が認められるはずであるが、その輝度が極めて高いため、図４に示すようにモニターされてしまう。それ故、目視で楕円の向きを確認しようにも、その向きを正確に決定するのは困難である。また、このようなパターンは、様々なパワー分布をもっているので、画像処理より、楕円パターンの向き（半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置）を検出するには、煩雑なアルゴリズムを必要とし、かつ、計測精度の向上が難しい。なお、半導体レーザ素子２０を発振しきい値以上の電流で駆動してレーザ発振させると、実際には、このレーザ光（誘導放出光）とともに、図２（ｃ）に示すように、活性領域（レーザ発振領域）を中心として両側の活性層まで浸み出して線状に発光する自然放出光成分も存在するので、それに基づいて、発光パターンの向きを検出してもよいが、かかる自然放出光成分は、レーザ光成分に比較して桁違いに強度が低いので、撮像素子のダイナミックレンズの点からいって、自然放出光成分を観察するのは不可能である。
【０００７】
上記問題点に鑑みて、本発明の課題は、光学機器の製造工程で半導体レーザの角度位置の調整などを行う際、煩雑なアルゴリズムを用いなくても、半導体レーザ素子の発光パターンの傾きを精度よく検出可能な光学機器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の光学機器の製造方法では、半導体レーザ素子を発振しきい値未満の電流で駆動して前記半導体レーザ素子の端面を自然放出モードで線状に発光させ、当該線状の発光パターンの観察結果に基づいて、前記半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する角度位置検出工程を有していることを特徴とする。
【０００９】
本発明において、半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する角度位置検出工程では、半導体レーザ素子を発振しきい値未満の電流で駆動するので、半導体レーザ素子の端面は、自然放出モードで線状に発光する。このため、半導体レーザ素子の角度位置を検出する際、半導体レーザ素子の端面での発光パターンが、図３に示すような線状であるため、煩雑なアルゴリズムを用いなくても、発光パターンの傾き、すなわち、半導体レーザ素子の傾きを容易に、かつ、精度よく検出することができる。
【００１０】
本発明において、発光パターンの傾きに基づいて半導体レーザ素子の傾きを検出する際、発光パターンの観察を目視で行ってもよいが、画像処理を利用してもよい。すなわち、前記角度位置検出工程において、図３に示すような線状の発光パターンを観察する際、当該線状の発光パターンを画像処理して当該発光パターンの直線近似パターンを求め、当該直線近似パターンに基づいて、前記半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出することが好ましい。
【００１１】
本発明において、前記半導体レーザ素子の角度位置の検出結果に基づいて、前記半導体レーザ素子とその他の光学素子との相対的な角度位置を調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明において、半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する角度位置検出工程では、半導体レーザ素子を発振しきい値未満の電流で駆動するので、半導体レーザ素子の端面は、自然放出モードで線状に発光する。このため、半導体レーザ素子の角度位置を検出する際、半導体レーザ素子の端面での発光パターンが線状であるため、発光パターンの傾き、すなわち半導体レーザ素子の傾きを、煩雑なアルゴリズムを用いなくても、容易に、かつ、精度よく検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
（光ヘッド装置の光学系の説明）
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明が適用される光ヘッド装置（光学機器）の光学系を抜き出して示す説明図、およびこの光学系をフロントモニター用受光素子の側からみたときの説明図である。なお、光学素子の多くはベースの下方からよくみえるので、図１（ａ）には光学系を底面からみたものとして表わしてある。このため、図１（ｂ）において、対物レンズが図面に向かって下方に表わされているが、光ヘッド装置は、通常、光記録媒体の下方に配置されるので、光学系の上下方向の位置は、実際には、図１（ｂ）に示す位置とは上下逆である。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示す光ヘッド装置１は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、およびＤＶＤの記録再生を行う光ヘッド装置であり、以下に説明する光学素子は各々、ベース（図示せず）に搭載されている。ここに示す光ヘッド装置１は、光源部として、波長６５０ｎｍあるいは６３５ｎｍ（短波長）の第１のレーザ光を出射するＤＶＤ用の第１のレーザダイオード４（半導体レーザ素子）と、波長７６０〜８００ｎｍ（長波長）の第２のレーザ光を出射するＣＤ用の第２のレーザダイオード５（半導体レーザ素子）とを備えている。
【００１６】
また、光ヘッド装置１は、その他の光学系によって、第１のレーザダイオード４から出射された第１のレーザ光、および第２のレーザダイオード５から出射された第２のレーザ光を、光路合成用光学素子であるプリズム６によって、光記録媒体に向かう共通光路１０に導くようになっており、この共通光路１０上には、立ち上げミラー１１、コリメートレンズ１２、対物レンズ１３がこの順に配置されている。また、本形態の光ヘッド装置１では、第１のレーザダイオード４から出射された第１のレーザ光、および第２のレーザダイオード５から出射された第２のレーザ光をプリズム６に導くにあたって、第１のレーザダイオード４から光記録媒体に向かう光路上には、第１のレーザ光をプリズム６に向けて部分反射するともに、光記録媒体からの戻り光を部分透過して受光素子９に向かわせる戻り光分離用光学素子としてのハーフミラー７が配置されている。第２のレーザダイオード５からプリズム６に至る光路上には、グレーティングレンズ１４およびリレーレンズ１５が配置されている。また、ハーフミラー７と受光素子９との間には、非点収差発生素子としてのセンサーレンズ１７が配置されている。このセンサーレンズ１７は、レーザ光の戻り光に対して非点収差を発生させるためのレンズである。さらに、プリズム６に対してハーフミラー７と反対側には、フロントモニター用受光素子１６が配置されている。
【００１７】
（光ヘッド装置の製造方法）
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の説明図、および半導体レーザ素子を自然放出モードで発光させたときの説明図である。図３は、半導体レーザ素子を自然放出モードで発光させたときの半導体レーザ素子の端面を１３００倍に拡大して観察したときの説明図である。
【００１８】
本形態の光ヘッド装置１の製造工程では、図１（ａ）、（ｂ）に示す第１のレーザダイオード４あるいは第２のレーザダイオード５（以下、それらを区別せずに半導体レーザ素子２０という）を点灯させ、そのファーフィールド・パターン、あるいはディスク面上での光スポット像（ニアフィールド・パターン）を観察して、楕円パターンの向き（半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置）を検出する角度位置検出工程が行われている。また、このような工程で得られた結果に基づいて、半導体レーザ素子２０と他の光学部品との光軸周りの相対位置の調整や、光学ヘッド装置１の良否の判定が行われる。
【００１９】
このような角度位置検出工程を行うにあたって、本形態では、半導体レーザ素子２０を発振しきい値未満の電流で駆動して、図２（ｃ）に示すように、半導体レーザ素子２０の端面を自然放出モード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）モード）で線状に発光させ、線状の発光パターンの観察結果に基づいて、半導体レーザ素子の光軸周りの角度位置を検出する。
【００２０】
すなわち、半導体レーザ素子２０を発振しきい値未満の電流で駆動すると、図２（ａ）、（ｂ）に示すような活性領域での誘導放出光エネルギーの集中や、楕円形状の発光パターンが認められず、半導体レーザ素子２０の端面は、図２（ｃ）に示すように、自然放出モードで線状に発光するだけである。このような線状の発光パターンは、活性領域（レーザ発振領域）を中心として両側の活性層まで発光したものであり、直線状の活性層そのものの一部がＬＥＤ光として浮かび上がったものである。それ故、ＣＣＤなどの撮像素子の感度を上げれば、図３に示すような線状の発光パターンを観察でき、このような発光パターンであれば、その傾きを目視でも容易に観察できる。それ故、半導体レーザ素子２０の傾きを容易に、かつ、精度よく検出することができる。
【００２１】
また、このような線状の発光パターンであれば、線状の発光パターンを画像処理して発光パターンの直線近似パターンを求め、この直線近似パターンに基づいて、半導体レーザ素子２０の光軸周りの角度位置を検出することができる。その際、発光パターンは、線状なので、画像処理を行う際、煩雑なアルゴリズムを必要とせず、かつ、計測精度が高い。
【００２２】
（その他の実施の形態）
なお、上記形態は、半導体レーザ素子を用いた光学機器として光ヘッド装置を例に説明したが、レーザプリンタや、レーザ光を利用した車間距離計測装置などに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明が適用される光ヘッド装置の光学系を抜き出して示す説明図、およびこの光学系をフロントモニター用受光素子の側からみたときの説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は各々、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光の説明図、および半導体レーザ素子を自然放出モードで発光させたときの説明図である。
【図３】半導体レーザ素子を自然放出モードで発光させたときの半導体レーザ素子の端面を１３００倍に拡大して観察したときの説明図である。
【図４】半導体レーザ素子をレーザ発振状態で発光させたときの半導体レーザ素子の端面を１３００倍に拡大して観察したときの説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  光ヘッド装置
４、５  レーザダイオード（半導体レーザ素子）
２０  半導体レーザ素子
２５  半導体レーザ素子の開口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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