(57)【要約】【課題】レーザユニットが備える複数の半導体レーザの精密な位置調整および小型化を実現するレーザユニット調整装置を提供する。【解決手段】本発明に係るレーザユニット調整装置は、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２から出射された出射光を略平行光化するコリメートレンズ３２と、コリメートレンズ３２の光軸に垂直なミラー面を有するハーフミラー３３と、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２を移動させる移動手段と、上記移動手段を制御する制御手段とを備えており、上記制御手段が移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させるように移動手段を制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体レーザから出射された出射光を合波して出射するレーザユニットに含まれる複数の半導体レーザの相対位置を調整するレーザユニット調整装置であって、
上記半導体レーザから出射された出射光を略平行光化するコリメートレンズと、上記コリメートレンズの光軸に垂直なミラー面を有する平面ミラーと、上記半導体レーザを移動させる移動手段と、上記移動手段を制御する制御手段とを備えており、
上記制御手段が上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少を判定し、
上記相対的な増大または減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させるように、上記制御手段が移動手段を制御することを特徴とするレーザユニット調整装置。
【請求項２】
上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズを透過した出射光の波面情報を検出する波面センサを備え、
上記制御手段は、上記波面センサによって検出された出射光の波面情報に基づき、上記半導体レーザの位置を波面センサへの入射光がコリメートレンズに対する平行光となる位置に変更するように上記移動手段を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザユニット調整装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち一方を一定値に固定し、
上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する最大値が判定された位置に上記半導体レーザを移動させるように移動手段を制御し、
半導体レーザの注入電流に関する最大値は、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少の最大値であり、半導体レーザの光出力強度に関する最大値は、半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大の最大値であることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザユニット調整装置。
【請求項４】
複数の半導体レーザから出射された出射光を合波して出射するレーザユニットに含まれる複数の半導体レーザの相対位置を調整するレーザユニット調整方法であって、
上記半導体レーザから出射された出射光を略平行光化するコリメートレンズと、上記コリメートレンズの光軸に垂直なミラー面を有する平面ミラーと、上記半導体レーザを移動させる移動手段とを備えるレーザユニット調整装置を調整部材として用いるレーザユニット調整方法であり、
上記コリメートレンズの焦点位置と複数の半導体レーザの発光点とを一致させるように上記複数の半導体レーザの位置を調整する調整工程を含み、
上記調整工程において、上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させることを特徴とするレーザユニット調整方法。
【請求項５】
上記レーザユニット調整装置は、上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズを透過した出射光の波面情報を検出する波面センサを備え、
上記調整工程前に、上記波面センサによって検出された出射光の波面情報に基づき、上記半導体レーザの位置を波面センサへの入射光がコリメートレンズに対する平行光となる位置に調整するように、上記移動手段を制御する準備工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のレーザユニット調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体レーザを備え、光ピックアップ装置に搭載されるレーザユニットを調整する調整装置およびレーザユニット調整方法に関するものである。さらに詳細には、レーザユニットにおいて複数の半導体レーザの各々から出射されるレーザ光の発光点位置を調整するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＢＤ（Blu-ray Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ（Compact Disc）などの記録および再生に用いられる光ピックアップ装置が広く開発されている。その中でも複数の半導体レーザを備え、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤの３種の光ディスクを記録再生する光ピックアップ装置が注目されている。
【０００３】
一例として、特許文献１に係る従来の光ピックアップ装置を図６に示す。図６は、特許文献１の光ピックアップ装置１３０を模式的に示す断面図である。光ピックアップ装置１３０は、波長４０５ｎｍのレーザ光を出射する第一半導体レーザ５１、波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍのレーザ光を出射する第二半導体レーザ５２を備え、ダイクロイックビームスプリッタ５３によって各波長のレーザ光を合波する。ダイクロイックビームスプリッタ５３は、４０５ｎｍ付近の波長のレーザ光を反射する一方、６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ付近の波長のレーザ光を透過する機能を持ち、第一の光源である第一半導体レーザ５１及び第二の光源である第二半導体レーザ５２から出射されたレーザ光を略同一の光路に導く。
【０００４】
次に、レーザ光はＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）５４、コリメートレンズ５５、１／４波長板５７およびプリズムを経て対物レンズに導かれる。ＰＢＳ５４はＰ偏光のレーザ光を透過する一方、当該レーザ光と偏光方位とが直交するＳ偏光のレーザ光を反射する。１／４波長板５７は直線偏光および円偏光間の相互交換を行う。１／４波長板５７により、往路復路間におけるレーザ光の偏光方位が９０度回転するため、ＰＢＳ５４によって往路および復路でのレーザ光の分離が行われる。
【０００５】
レーザ光の収差を補正する収差補正機構は、半導体レーザから出射されたレーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ５５とレンズ駆動機構５６とによって構成される。また、光ディスクの保護層の厚み誤差に起因する球面収差はコリメートレンズ５５を光軸方向に駆動することにより収差補正される。
【０００６】
プリズムの第一反射面５８は、波長４０５ｎｍ付近のレーザ光を反射して第一対物レンズ６０に導き、第二反射面５９は波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍ付近のレーザ光を反射して第二対物レンズ６１に導く。第一対物レンズ６０、第二対物レンズ６１は対物レンズアクチュエータ６２に搭載されており、光軸方向とそれと直交する方向に可動するようになっている。第一対物レンズ６０は入射レーザ光をＢＤディスク６３に集光し、第二対物レンズ６１は入射レーザ光をＤＶＤ／ＣＤディスク６４に集光する。
【０００７】
ＢＤディスク６３またはＤＶＤ／ＣＤディスク６４からの戻り光は、第一対物レンズ６０または６１、１／４波長板５７およびコリメートレンズ５５を経て、ＰＢＳ５４により反射され、ホログラム素子６５、検出レンズ６６および受光素子６７からなる信号検出光学系に導かれ、受光素子６７でＲＦ信号および各種サーボ信号が検出される。信号検出光学系は３波長で共通化されている。
【０００８】
このような形態の光ピックアップ装置では、光源は複数備えられているものの信号検出光学系は１系統にまとめられており、部品点数が少ないため、装置の小型化、コストの低減に有利な構造となっている。このような光ピックアップ装置を製造する場合、一般的には、第一の光源、信号検出光学系、第二の光源の順に部品を位置調整して固定する方法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−１４６６８４号公報（２００８年６月２６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の光ピックアップ装置１３０では、第二の光源の位置を精密に固定することが困難であるという問題点を有している。
【００１１】
以下、具体的に説明する。ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤを記録再生するような、少なくとも２個以上の半導体レーザを搭載する多波長光ピックアップ装置の作製において、第一半導体レーザ、光検出器、第二半導体レーザの順に位置調整して固定を行う場合、各光学素子の調整固定に３軸の調整が必要となる場合がある。
【００１２】
図６を用いて説明すると、まず、第一半導体レーザ５１をコリメートレンズ５５の光軸に合わせて、光軸に直交する面内で調整固定し、次に受光素子６７および検出レンズ６６を調整固定する。このとき、受光素子６７を光軸に直交する面内で調整し、検出レンズ６６を光軸方向に位置調整して、ＲＦ信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号等を確認しながら調整固定する。
【００１３】
最後に第二半導体レーザ５２を調整固定するが、このとき第二半導体レーザ５２の発光点を受光素子６７と共役関係にある位置に調整固定する必要があるため、信号品質を高めるためには第二半導体レーザ５２の３方向の調整が必要となる。３方向の調整を可能にするためには、第二半導体レーザ５２を空間調整した後、その周囲を接着剤で覆った後に固定を行う。
【００１４】
半導体レーザの調整に関して１方向のみの調整を行う場合、例えば、Ｙ軸方向のみを調整する場合には、Ｚ軸方向では半導体レーザを固定した状態でＹ軸方向の調整を行うことができる。しかしながら、３方向の調整を行う際には、３方向の何れも固定されていない状態で半導体レーザの空間調整を行う必要がある。半導体レーザの空間調整後、接着剤によって半導体レーザの固定を行うが、３方向の何れも固定されていないため接着剤が伸縮または膨張した際に半導体レーザの位置にずれが生じ易い。このような要因により固定位置にずれが大きく生じた場合、具体的には固定位置が１０μｍずれた場合、トラッキング制御の制御が不能となる問題や、フォーカス誤差信号へのトラッキング誤差信号の漏れ込みが大きくなるなどの問題が生じ得る。
【００１５】
本願は、以上に説明した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザユニットが備える複数の半導体レーザの精密な位置調整および小型化を実現するレーザユニット調整装置、これを備える光ピックアップ装置およびレーザユニット調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のレーザユニット調整装置は、上記課題を解決するために、複数の半導体レーザから出射された出射光を合波して出射するレーザユニットに含まれる複数の半導体レーザの相対位置を調整するレーザユニット調整装置であって、上記半導体レーザから出射された出射光を略平行光化するコリメートレンズと、上記コリメートレンズの光軸に垂直なミラー面を有する平面ミラーと、上記半導体レーザを移動させる移動手段と、上記移動手段を制御する制御手段とを備えており、上記制御手段が上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少を判定し、上記相対的な増大または減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させるように、上記制御手段が移動手段を制御することを特徴としている。
【００１７】
上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズで平行光化された出射光と、出射光がコリメートレンズおよび平面ミラーを介して反射して半導体レーザに戻る戻り光とが略平行である場合、出射光の発光点と戻り光の集束点が一致するので、自己結合効果によって半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が生じる。
【００１８】
本発明によれば、制御手段によって移動手段が制御され、自己結合効果に基づき、上記相対的な増大または減少が生じたと検知された位置、すなわち、出射光と戻り光とが略平行となる位置に半導体レーザが移動されるため、精密な位置調整が可能となる。さらに、本発明は、複数の半導体レーザを備えるレーザユニットの調整に用いられる。上記レーザユニットは複数の半導体レーザからの出射光を合波して出射するため、上記レーザユニットの小型化を実現可能である。
【００１９】
また、本発明のレーザユニット調整装置は、上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズを透過した出射光の波面情報を検出する波面センサを備え、上記制御手段は、上記波面センサによって検出された出射光の波面情報に基づき、上記半導体レーザの位置を波面センサへの入射光がコリメートレンズに対する平行光となる位置に変更するように上記移動手段を制御することが好ましい。
【００２０】
波面センサによれば、波面センサへの入射波面が平行光波からどの程度ずれているかを検知することができる。このため、半導体レーザ位置の調整を行う前に、波面センサを用いて粗調整を行うことができ、半導体レーザ位置の調整を速やかに行うことが可能となる。
【００２１】
また、本発明のレーザユニット調整装置では、上記制御手段は、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち一方を一定値に固定し、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する最大値が判定された位置に上記半導体レーザを移動させるように移動手段を制御し、半導体レーザの注入電流に関する最大値は、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少の最大値であり、半導体レーザの光出力強度に関する最大値は、半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大の最大値であることが好ましい。
【００２２】
制御手段によって、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち一方を一定値に固定することによって、半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する増減値の判定が容易となる。さらに、上記相対的な増減または減少の最大値が判定される場合、半導体レーザからの出射光の発光点と戻り光の集束点がほぼ一致する。したがって、出射光の発光点と戻り光の集束点がほぼ一致する位置に半導体レーザを移動できるため、非常に精密な位置調整が可能となる。
【００２３】
本発明のレーザユニット調整方法は、上記課題を解決するために、複数の半導体レーザから出射された出射光を合波して出射するレーザユニットに含まれる複数の半導体レーザの相対位置を調整するレーザユニット調整方法であって、上記半導体レーザから出射された出射光を略平行光化するコリメートレンズと、上記コリメートレンズの光軸に垂直なミラー面を有する平面ミラーと、上記半導体レーザを移動させる移動手段とを備えるレーザユニット調整装置を調整部材として用いるレーザユニット調整方法であり、上記コリメートレンズの焦点位置と複数の半導体レーザの発光点とを一致させるように上記複数の半導体レーザの位置を調整する調整工程を含み、上記調整工程において、上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させることを特徴としている。
【００２４】
上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズで平行光化された出射光と、出射光がコリメートレンズおよび平面ミラーを介して反射して半導体レーザに戻る戻り光とが略平行である場合、出射光の発光点と戻り光の集束点が一致するので、自己結合効果によって半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が生じる。
【００２５】
本発明によれば、自己結合効果に基づき、上記相対的な増大または減少が生じたと検知された位置、すなわち、出射光と戻り光とが略平行となる位置に半導体レーザを移動させるため、精密な位置調整が可能となる。さらに、本発明は、複数の半導体レーザを備えるレーザユニットの調整に用いられる。上記レーザユニットは複数の半導体レーザからの出射光を合波して出射するため、上記レーザユニットの小型化を実現可能である。
【００２６】
また、本発明のレーザユニット調整方法では、上記レーザユニット調整装置は、上記半導体レーザから出射され、コリメートレンズを透過した出射光の波面情報を検出する波面センサを備え、上記調整工程前に、上記波面センサによって検出された出射光の波面情報に基づき、上記半導体レーザの位置を波面センサへの入射光がコリメートレンズに対する平行光となる位置に調整するように、上記移動手段を制御する準備工程を含むことが好ましい。
【００２７】
上記波面センサによれば、波面センサへの入射波面が平行光波からどの程度ずれているかを検知することができる。このため、半導体レーザ位置の調整を行う調整工程の前に、波面センサを用いて粗調整を行う準備工程を行うことができ、半導体レーザ位置の調整を速やかに行うことが可能となる。
【００２８】
また、本発明のレーザユニット調整方法では、上記調整工程において、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち一方を一定値に固定し、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する最大値が判定された位置に上記半導体レーザを移動させるように移動手段を制御し、半導体レーザの注入電流に関する最大値は、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少の最大値であり、半導体レーザの光出力強度に関する最大値は、半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大の最大値であることが好ましい。
【００２９】
上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち一方を一定値に固定することによって、半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する増減値の判定が容易となる。さらに、上記相対的な増減または減少の最大値が判定される場合、半導体レーザからの出射光と戻り光とがほぼ完全に平行となる。したがって、出射光と戻り光とがほぼ完全に平行となる位置に半導体レーザを移動できるため、非常に精密な位置調整が可能となる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明のレーザユニット調整装置は、以上のように、上記制御手段が上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少を判定し、上記相対的な増大または減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させるように、上記制御手段が移動手段を制御するものである。
【００３１】
また、本発明のレーザユニット調整方法は、コリメートレンズの焦点位置と複数の半導体レーザの発光点とを一致させるように上記複数の半導体レーザの位置を調整する調整工程を含み、上記調整工程において、上記移動手段を移動させて半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が検知された位置に上記半導体レーザを移動させる方法である。
【００３２】
それゆえ、本発明によれば、自己結合効果に基づき、上記相対的な増大または減少が生じたと検知された位置、すなわち、出射光と戻り光とが略平行となる位置に半導体レーザが移動されるため、精密な位置調整が可能となる。さらに、本発明は、複数の半導体レーザを備えるレーザユニットの調整に用いられる。上記レーザユニットは複数の半導体レーザからの出射光を合波して出射するため、上記レーザユニットの小型化を実現可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の調整工程により製造されたレーザユニットを搭載する光ピックアップ装置の構成例を示す概略の断面図である。
【図２】（ａ）は自己結合効果を説明するための図であり、（ｂ）は、自己結合効果が生じた際のレーザ注入電流とレーザ光出力との関係を示すグラフである。
【図３】本実施の形態に係るレーザユニット調整装置およびレーザユニット調整装置を示す断面図である。
【図４】半導体レーザユニットの調整固定に関する調整手順を説明する図である。
【図５】本実施の形態に係るレーザユニット調整方法を示すフローチャートである。
【図６】従来の光ピックアップ装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。図１は、本発明を適用して調整固定したレーザユニットを搭載した３波長の光ピックアップ装置３０の構成例を示す概略の断面図である。本発明を適用した３波長の光ピックアップ装置は、ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ系ディスクの記録再生を行うものである。大きく分類すると、光ピックアップ装置３０は、レーザユニット２５およびメインハウジング２２内に備えられた各種レンズ等から構成されている。
【００３５】
レーザユニット２５は、２波長半導体レーザ１、青色半導体レーザ２、ダイクロイックビームスプリッタ３、回折素子４およびモニタＰＤ（モニタ用受光手段）５からを含んでいる。各部材について以下説明する。
【００３６】
２波長半導体レーザ１は、波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯のレーザ光を出射する。両レーザ光のうち７８０ｎｍ帯のレーザ光を用いてＣＤ系ディスクの記録再生が行われ、６５０ｎｍ帯のレーザ光を用いてＤＶＤ系ディスクの記録再生が行われる。青色半導体レーザ２は波長４０５ｎｍ帯のレーザ光を出射し、４０５ｎｍ帯のレーザ光を用いてＢＤ系ディスクの記録再生が行われる。
【００３７】
回折素子４は、光源から放射されたレーザ光を０次光と±１次光の３つの光スポットに分割する。回折素子４が設けられていることにより、３ビーム法、ＤＰＰ（Differential Push-Pull）法などを用いてトラッキングエラー信号を検出することが可能になる。
【００３８】
ダイクロイックビームスプリッタ３は、波長４０５ｎｍ付近の波長のレーザ光を反射する一方、波長６５０ｎｍおよび波長７８０ｎｍ付近の波長のレーザ光を透過し、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２から出射されたレーザ光７，８を略同一の光路に導く。すなわち、複数の半導体レーザから出射された光束を合波して出射する役割を果たす。
【００３９】
モニタＰＤ５は、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２の光出力強度を検出する。モニタＰＤ５の検出信号を利用して、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２の光出力強度が一定となるようレーザ注入電流の制御が行われる。
【００４０】
上述した光学部品は、レーザユニット筐体６に納められており、全体としてレーザユニット２５を形成している。このレーザユニット２５は、メインハウジング２２に取り付けられている。
【００４１】
メインハウジング２２内には、青立上げミラー１５、青対物レンズ１７、２波長立上げミラー１４、２波長対物レンズ１６、広帯域１／４波長板１３、コリメートレンズ１２、コリメートレンズ駆動ユニット２１、偏光ビームスプリッタ１１、ホログラム素子１８、センサレンズ１９、受光素子（ＯＰＩＣ）２０が収められている。青対物レンズ１７、２波長対物レンズ１６はアクチュエータ（図示しない）に搭載され、光軸方向および光軸と直交する方向に駆動可能となっている。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ１１は、レーザユニットから放射されたレーザ光９を反射することによってレーザ光９の方向を変更する。レーザユニット２５から放射されたレーザ光７または８は直線偏光であり、偏光ビームスプリッタ１１は光源から放射されたレーザ光を反射し、その偏光方位と直交する直線偏光を透過するように設計されている。後述するように光源から放射されたレーザ光と光ディスクからの反射光とは、偏光方位が互いに約９０°異なっており、偏光ビームスプリッタ１１は往路光を反射し、復路光を透過するように設計されている。
【００４３】
コリメートレンズ１２は、偏光ビームスプリッタ１１によって反射されたレーザ光を略平行光とする。なお、略平行光には完全な平行光も含まれるものとする。コリメートレンズ１２はコリメートレンズ駆動ユニット２１に搭載されており、光軸方向に可動するようになっている。ＢＤ系ディスクの記録再生においては、開口数が高いため、光ディスクの保護層の厚み誤差に起因する球面収差の影響が大きくなる。この球面収差はコリメートレンズ１２を駆動することにより収差が補正される。
【００４４】
広帯域１／４波長板１３は、波長４０５〜７８０ｎｍの直線偏光を円偏光に変換し、逆に円偏光を直線偏光に変換する。直線偏光が広帯域１／４波長板１３を往復することにより、直線偏光の偏光方位が９０度回転する。
【００４５】
２波長立上げミラー１４は、波長６５０ｎｍ帯および７８０ｎｍ帯のレーザ光を反射し、波長４０５ｎｍ帯のレーザ光を透過する。反射されたレーザ光は２波長対物レンズ１６に導かれる。青立上げミラー１５は波長４０５ｎｍ帯のレーザ光を反射し、反射されたレーザ光は青対物レンズ１７に導かれる。
【００４６】
２波長対物レンズ１６は、ＣＤ系ディスクとＤＶＤ系ディスクに対して、入射したレーザ光を集光して光情報記録層に光スポットを形成する。青対物レンズ１７は、ＢＤ系ディスクに対して、入射したレーザ光を集光して光情報記録層に光スポットを形成する。
【００４７】
ホログラム素子１８は、光ディスクからの戻り光を回折して、複数の回折光線に分割する機能を有している。例えばホログラム素子に入射するレーザ光の８０％をそのまま０次光として透過し、残り２０％を±１次光として２つに分割して出射する。
【００４８】
センサレンズ１９は、シリンドリカル面をもつレンズである。センサレンズ１９は光ディスクからの反射光に非点収差を与え、このレンズの挿入によって、非点収差法によるフォーカス誤差信号検出が可能となる。
【００４９】
受光素子２０は、センサレンズ１９からの反射光を受光し、各種のサーボ信号に変換する。
【００５０】
以下、３波長の光ピックアップ装置３０の動作について説明する。２波長半導体レーザ１から出射された波長６５０ｎｍ帯の第一のレーザ光７は、ダイクロイックビームスプリッタ３を透過し、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、その方向を９０°変更され、コリメートレンズ１２によって平行光化される。
【００５１】
平行光化された第一のレーザ光は、広帯域１／４波長板１３を透過して円偏光になり、２波長立上げミラー１４で反射されることにより光ディスクの方向に立上げられ（光ディスクの方向にその方向が変更され）、２波長対物レンズ１６によって光ディスクの記録再生面に集光される。光ディスクの記録再生面で反射された光は、往路と逆の経路を辿ってコリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１１へと導かれる。すなわち、２波長対物レンズ１６、２波長立上げミラー１４、広帯域１／４波長板１３を通過し、往路の光とは直交する直線偏光になり、コリメートレンズ１２、偏光ビームスプリッタ１１へと導かれる。偏光ビームスプリッタ１１を透過し、ホログラム素子１８、センサレンズ１９、受光素子２０という経路で信号検出光学系に導かれる。
【００５２】
一方、青色半導体レーザ２から出射された波長４０５ｎｍ帯の第二のレーザ光８は、ダイクロイックビームスプリッタ３に入射し反射され、偏光ビームスプリッタ１１で反射され、コリメートレンズ１２でコリメートされる。コリメートされたレーザ光は、広帯域１／４波長板１３を透過して円偏光になり、２波長立上げミラー１４を透過し、青立上げミラー１５により反射されて光ディスクの方向に立上げられ、青対物レンズ１７により光ディスクの記録再生面に集光される。光ディスクからの反射光は、往路と逆の経路を辿って、コリメートレンズ１２へ導かれる。すなわち、青対物レンズ１７、青立上げミラー１５、２波長立上げミラー１４を通って、コリメートレンズ１２へ導かれ、ホログラム素子１８、センサレンズ１９、受光素子２０という経路で信号検出光学系に導かれる。
【００５３】
この光学系では、復路側の光学系について、広帯域１／４波長板１３から受光素子２０に至る光学系がＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤ共通の光学系になっている。ＢＤ、ＤＶＤ、ＣＤともにトラック誤差信号、フォーカス誤差信号、再生信号を共通の受光素子２０で検出する。また、特に調整を簡単化するため、ＢＤとＤＶＤの再生信号検出用受光部を同一にしている。このように、本実施の形態に係る光ピックアップ装置３０では、光源は複数備えられているが、信号検出光学系は１系統にまとめられており、部品点数が少ないため、装置の小型化、コストの低減に有利な構造となっている。
【００５４】
光ピックアップ装置３０において、ＢＤ用光源とＤＶＤ用光源との位置ずれが生じていると、どちらか一方のレーザ光について、光軸と再生信号検出用受光部の中心軸とがずれるため、各種サーボ信号が正確に検知できなくなる。例えば、青色半導体レーザと２波長半導体レーザとの位置が光軸方向に沿って数十μｍずれた場合、一方のフォーカス誤差信号には常にオフセットが発生し、正確なフォーカス制御ができなくなる。また面内方向に沿って十μｍずれた場合、一方のトラッキング誤差信号に常にオフセットが発生して正確なトラッキング制御ができなくなったり、フォーカス誤差信号へのトラッキング誤差信号の漏れ込みが大きくなり、フォーカス制御が不安定になったりする。これらの問題を避けるためには、２個の光源の位置をミクロンオーダーで調整する必要がある。
【００５５】
本実施の形態では、この２つの光源である２波長半導体レーザ１と青色半導体レーザ２との位置調整を行うために、半導体レーザの自己結合効果を利用する。図２を用いて自己結合効果について説明する。図２（ａ）は自己結合効果を説明するための図であり、図２（ｂ）は、自己結合効果が生じた際のレーザ注入電流とレーザ光出力との関係を示すグラフである。
【００５６】
図２（ａ）に示した光学系は、半導体レーザ３１、コリメートレンズ３２、ハーフミラー（平面ミラー）３３、光検出器３４から構成されている。また、半導体レーザ３１には注入電流検出手段３７および駆動回路３８が連結されている。注入電流検出手段３７としては、公知の注入電流検出器を用いればよい。駆動回路３８は、後述する制御手段から入力された駆動信号を半導体レーザ３１に出力することによって、半導体レーザ３１を駆動させるものである。
【００５７】
ここで、半導体レーザ３１から出射された出射光がコリメートレンズ３２により平行光に変換され、ハーフミラー３３により反射されて再び半導体レーザ３１に戻ってくる場合、注入電流の閾値電流が戻り光の強度に比例して低下する現象が示される。この現象は自己結合効果と呼ばれる。図２（ｂ）に、自己結合効果が生じたときの注入電流−光出力特性を示す。破線は通常発振状態における注入電流−光出力特性であり、実線は自己結合効果が生じたときの注入電流−光出力特性である。図２（ｂ）に示されるように、自己結合効果が生じたとき、注入電流の閾値電流が低下する。
【００５８】
自己結合効果が示された結果から、半導体レーザ３１からの出射光の発光点と戻り光の集束点とが一致することを判定できるため、半導体レーザ３１が自己結合効果を示す位置にて半導体レーザ３１を配置することによって精密な位置調整を実現できる。
【００５９】
自己結合効果の発現を確認する具体的な手法として以下の手法が挙げられる。例えば、半導体レーザ３１に対する注入電流を一定にしておけば、コリメートレンズ３２からの出射光の光出力強度は完全な平行光である状態よりも小さな強度となる。したがって、図示しないモニタ用受光手段の出力を検出することにより、コリメートレンズ３２からの出射光が平行光状態かどうかの調整を適正に行うことができる。
【００６０】
また、他の手法として、モニタ用受光手段の出力が一定になるように半導体レーザ３１に電流を注入しておけば、コリメートレンズ３２からの出射光が平行光状態からずれると注入電流が大きくなるので、この注入電流の変化を注入電流検出手段により検出することによってコリメートレンズ３２からの出射光が平行光状態かどうかの調整を適正に行うことができる。自己結合効果については、特開２００２−３７３４４９号公報等にも開示されている。
【００６１】
すなわち、半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増加、または、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少が検知された位置（相対的な減少が観測された位置）にて自己結合効果が発現されたと判定される。
【００６２】
さらに、コリメートレンズ３２からハーフミラー３３に向かう光束が完全な平行光であり、その光軸がハーフミラー３３の法線と平行であれば、戻り光はそのまま半導体レーザ３１の発光点に戻り、自己結合効果が最大となって注入電流の閾値の変化が最大となる。自己結合効果が最大となる場合、出射光の発光点と戻り光の集束点とが一致するため、半導体レーザを精密に固定することができるため、非常に好ましい。
【００６３】
自己結合効果が最大となったか否かは、予め以下の手法によって確認できる。まず、半導体レーザの注入電流または光出力強度のうち一方を一定値に固定し、半導体レーザの位置を様々な方向に微調整する。その後、上記半導体レーザの注入電流および光出力強度のうち他方に関する最大値が判定された位置に上記半導体レーザを移動させるように移動手段を制御する。半導体レーザの注入電流に関する最大値とは、半導体レーザの光出力強度に対する半導体レーザの注入電流の相対的な減少の最大値であり、半導体レーザの光出力強度に関する最大値は、半導体レーザの注入電流に対する半導体レーザの光出力強度の相対的な増大の最大値である。上記の最大値が判定された位置において自己結合効果が最大となったと判定される。このように、固定してない半導体レーザの注入電流または光出力強度のうち他方の変化量が最大値を示すので、予め上記最大値を決定できる。
【００６４】
コリメートレンズ３２の光軸に対し、ハーフミラー３３の法線が完全に平行となるようあらかじめ調整されている場合、コリメートレンズ３２の焦点と半導体レーザ３１の発光点を一致させた場合、半導体レーザ３１の自己結合効果は最大となる。この場合、モニタ用受光手段の出力、あるいは注入電流検出手段の出力をモニタすることにより、コリメートレンズ３２の焦点に対して、半導体レーザの３１の発光点を精度良く位置合わせすることが可能となる。
【００６５】
なお、コリメートレンズ３２からの出射光が平行光からずれていたり、光軸がずれていれば、戻り光は発光点には戻らなかったり大きい点になったりする。この場合、自己結合効果は示されない。
【００６６】
また、半導体レーザが複数備えられており、各々の出射光がダイクロイックビームスプリッタで合成される場合であっても、各半導体レーザに対して、上記の自己結合効果を利用した発光点の位置調整方法を活用し、コリメートレンズの焦点に位置合わせを行うことが可能となる。
【００６７】
自己結合効果を利用した複数のレーザの発光点位置調整方法について具体的に説明する。本実施の形態では、調整光学系を利用して調整を行う。図３は、本実施の形態に係るレーザユニット調整装置の調整光学系を示す断面図である。
【００６８】
レーザユニット調整装置の調整光学系は、コリメートレンズ３２、ハーフミラー３３および波面センサ３６によって構成されている。コリメートレンズ３２は色収差補正されており、コリメートレンズ３２の光軸に対してハーフミラー３３のミラー面が垂直となるよう調整固定されている。また、波面センサ３６の中心軸もコリメートレンズ３２の光軸と一致するよう予め調整されている。
【００６９】
波面センサ３６としては、シャックハルトマンセンサ、干渉計などを使用することができる。特にシャックハルトマンセンサはリアルタイムに波面情報を検出できるため、タクトタイム短縮に有利であるため好ましい。この調整光学系４０はＸ、Ｙ、Ｚ方向に自在に可動する光学系となっている。
【００７０】
また、レーザユニット調整装置５０は、移動手段１ａ・２ａ、パワーメータ（モニタＰＤ３５）３５、注入電流検出手段３７、駆動回路３８および制御手段３９を備えている。半導体レーザの光出力強度はパワーメータ３５にて検出する。同図に示すように、パワーメータ３５はレーザユニット調整装置５０側に組み込まれたものであってもよいし、図１の光ピックアップ装置３０に搭載されたモニタＰＤ５を、レーザユニット調整時における２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２の光出力強度の検出に活用してもよい。また、注入電流検出手段３７は、駆動回路３８によって増幅された出力信号に基づき、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２の注入電流を調整すると共に注入電流を検出する。
【００７１】
制御手段３９は、主としてＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、パワーメータ３５、注入電流検出手段３７および駆動回路３８を制御する。具体的には、駆動回路３８に対して制御信号を送信し、注入電流検出手段３７を介して、半導体レーザの注入電流を調整し、また、パワーメータ３５における出力が一定になるように、各半導体レーザに電流を注入するよう制御する。
【００７２】
また、制御手段３９は、波面センサ３６と連結された構成とすることができる。この場合、波面センサ３６によって検出された出射光の波面情報に基づき、２波長半導体レーザ１または青色半導体レーザ２の位置を波面センサ３６への入射光がコリメートレンズに対する平行光となる位置に変更するように移動手段１ａ・２ａのそれぞれを制御する。
【００７３】
また、制御手段３９は、注入電流検出手段３７によって検出された注入電流に基づき、自己結合効果が示されたかの判定をも行う。さらに、制御手段３９は、２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２にそれぞれ備えられた移動手段１ａ・２ａに連結されている。
【００７４】
移動手段１ａ・２ａは、それぞれ２波長半導体レーザ１および青色半導体レーザ２を移動させる部材であり、制御手段３９からの制御信号によって制御される。移動手段１ａ・２ａは、具体的には、アクチュエータ等によって構成され得る。図３に示すように、２波長半導体レーザ１はＸ方向とＺ方向に調整可能となっている。一方、青色半導体レーザ２はＹ方向に調整可能となっている。
【００７５】
図３において、調整光学系４０のコリメートレンズ３２の焦点に半導体レーザの発光点を一致させたとき、コリメートレンズ３２に向けて放射されるレーザ光はコリメートレンズ３２により平行光化され、ハーフミラー３３で一部反射され、その光は再びコリメートレンズ３２によって集光され、元の半導体レーザの発光点の位置に戻り、自己結合効果が示される。自己結合効果が示されたことの確認は、レーザ注入電流を通常発振状態の閾値電流付近に設定し、光出力強度をパワーメータ３５にてモニタし、注入電流検出手段３７にて光出力強度が増大したことが確認されることにより行うことができる。
【００７６】
あるいは、半導体レーザの注入電流を光出力強度が一定となるよう自動制御しておき、注入電流の減少量を確認することにより、自己結合効果を確認できる。この自己結合効果の確認により、コリメートレンズ３２の焦点と半導体レーザの発光点の一致を判定する。
【００７７】
この自己結合効果は極めて精度が高く、半導体レーザ活性層の厚み方向、および、上記厚み方向と垂直な方向にはミクロンオーダー、光軸方向の位置変化については５ミクロンオーダーの位置ずれ検出が可能である。従って、コリメートレンズ３２の焦点に一方の半導体レーザの位置調整を行い、次にもう一方の半導体レーザの位置調整を同様に行えば、この２個のレーザの相対位置ずれを光軸方向について±１０ミクロン、光軸に直交する方向について±５ミクロン以下の精度で調整が可能である。
【００７８】
次に、図４を用いて具体的な調整手順を説明する。図４は、半導体レーザユニットの調整固定に関する調整手順を説明する図である。なお、図の簡略化のため、調整光学系４０およびパワーメータ３５以外のレーザユニット調整装置５０の構成は図示を省略している。また、図５は、本実施の形態に係るレーザユニット調整方法を示すフローチャートである。
【００７９】
まず、図４（ａ）に示すように、２波長半導体レーザ１の発光点に対し、調整光学系４０の位置調整を行う（図５のＳ１（Ｓはステップを示す））。まず、制御手段３９によって移動手段１ａを介して２波長半導体レーザ１が微調整され、波面センサ３６によって、入射波面が平行光波からどの程度ずれているかが検知される。２波長半導体レーザ１の発光点の位置とコリメートレンズ３２の焦点の位置がＺ方向にずれていれば、波面センサ３６のデフォーカス項の値が大きくなる。また、２波長半導体レーザ１の発光点の位置とコリメートレンズ３２の焦点の位置がＸ方向あるいはＹ方向にずれていれば、波面センサ３６のチルト項の値が大きくなる。それぞれの値が小さくなるよう３方向について、調整光学系４０の位置調整が制御手段３９によって行なわれる。
【００８０】
次に、図４（ｂ）に示すように、青色半導体レーザ２の調整を行う（図５のＳ２、準備工程）。具体的には、青色半導体レーザ２を発光させ、波面センサ３６の出力をモニタして、Ｙ方向には青色半導体レーザ２を、Ｘ、Ｚ方向には調整光学系４０の位置を変化させて、波面センサ３６への入力波面が平行波面となるよう調整する。さらに、自己結合効果が示されるに至るまで微調整を行う（調整工程）。
【００８１】
自己結合効果が示されたか否かは、制御手段３９によって判定される（図５のＳ３）。自己結合効果が示されていない場合（ＮＯ）、再度Ｓ２に戻り、青色半導体レーザ２の調整を行う。一方、自己結合効果が示された場合（ＹＥＳ）、自己結合効果が最大となったか否かが判定される（図５のＳ４）。当該Ｓ４は、青色半導体レーザ２からの出射光を完全な平行光とするために非常に有効である。しかしながら、非常に精密な調整が求められない場合には、Ｓ４を省略してもよい。この場合、調整の精度は低下するものの調整時間を短縮することができる。自己結合効果が最大でない場合（ＮＯ）、再度Ｓ２に戻り、青色半導体レーザ２の調整を行う。一方、一方、自己結合効果が最大であると判定された場合（ＹＥＳ）、２波長半導体レーザ１の調整に移行する。
【００８２】
すなわち、まず、図４（ｃ）に示すように２波長半導体レーザ１の調整を行う（図５のＳ５、準備工程）。Ｓ２と同様に、２波長半導体レーザ１を発光させ、波面センサ３６の出力をモニタして、波面センサ３６への入力波面が平行波面となるよう、２波長半導体レーザ１をＸ方向およびＺ方向に調整する。調整は制御手段３９が移動手段１ａを制御することよってなされる。
【００８３】
さらに、微調整を繰り返し、Ｓ３およびＳ４と同様に、自己結合効果が示されたかが制御手段３９によって判定され（図５のＳ６、調整工程）、好ましい形態として、自己結合効果が最大か否かが判定される（図５のＳ７）。Ｓ４と同様にＳ７を省略してもよい。
【００８４】
調整光学系４０の位置を固定した状態で、２波長半導体レーザ１と青色半導体レーザ２とに関してそれぞれ自己結合効果が示されたことを確認した後（ＹＥＳ）、２波長半導体レーザ１と青色半導体レーザ２の接着固定を行う。
【００８５】
上述のように、当該レーザユニット調整装置５０では、２波長半導体レーザ１をＸ方向およびＺ方向に調整し、青色半導体レーザ２をＹ方向に調整することによってレーザユニットを調整する。このように、各レーザはＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の３方向にて調整する必要がない。すなわち、２波長半導体レーザ１はＹ軸方向に固定された状態、青色半導体レーザ２はＸ方向およびＺ方向に固定された状態にて調整することができ、これらの方向にて固定された状態にて半導体レーザの接着固定を行うことができる。このため、接着剤が膨張収縮したとしても、半導体レーザの少なくとも１方向は固定されているため、接着剤の膨張収縮による半導体レーザの位置ずれを抑制することができる。
【００８６】
また、特許文献１のように、半導体レーザを調整する際、３方向において空間調整を行う必要がなく、より容易に調整固定を行うことが可能である。上記レーザユニット調整方法は、より具体的にはコリメートレンズを通る平行光の進行方向に沿った方向をＺ方向、Ｚ方向に垂直であって互いに直交する方向をＸ方向およびＹ方向とし、上記複数の半導体レーザが第１半導体レーザおよび第２半導体レーザであり、上記第２半導体レーザの位置をＹ方向に移動するように上記移動手段を制御し、上記第１半導体レーザの位置をＸ方向およびＺ方向に変更するように上記移動手段を制御する方法であるともいえる。
【００８７】
さらに、当該レーザユニット調整装置５０を使用して、自己結合効果の判定によって接着固定後の２波長半導体レーザ１、青色半導体レーザ２の位置ずれも計測でき、接着の不備を検知でき、多用な用途での利用が可能である。
【００８８】
以上説明したように、本発明のレーザユニット調整装置およびレーザユニット調整工程により、複数の半導体レーザを搭載したレーザユニットを安価に精度良く作製でき、そのレーザユニットを搭載する多波長光ピックアップのコスト低減、生産性向上に有効である。
【００８９】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のレーザユニット調整装置およびレーザユニット調整方法は、多波長光ピックアップ装置の生産性の改善に有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１    ２波長半導体レーザ
２    青色半導体レーザ
３    ダイクロイックビームスプリッタ
４    回折素子
５    モニタＰＤ
１１  偏光ビームスプリッタ
１２  コリメートレンズ
１３  広帯域１／４波長板
１４  ２波長立上げミラー
１５  青立上げミラー
１６  ２波長対物レンズ
１７  青対物レンズ
１８  ホログラム素子
１９  センサレンズ
２０  受光素子
２１  コリメートレンズ駆動ユニット
２５  レーザユニット
３２  コリメートレンズ
３３  ハーフミラー
３４  光検出器
３５  パワーメータ
３６  波面センサ
３９  制御手段
４０  調整光学系
５０  レーザユニット調整装置
【図１】
2011150747.tif 000003
【図２】
2011150747.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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