(57)【要約】【課題】半導体レーザからの往路での光ロスを低減でき、かつ、半導体レーザへの戻り光を抑制できる半導体レーザ装置および光ピックアップ装置を提供する。【解決手段】この半導体レーザ装置１では、偏光ホログラム６は、半導体レーザチップ２から光ディスク８５への出射光７０を回折しないで往路光７１として透過する一方、往路光７１が光ディスク８５で反射して戻ってきた復路光７７を半導体レーザチップ２に向かう方向から逸らすと共に第１，第２の受光部３Ａ，３Ｂに向けるように回折する。したがって、半導体レーザチップ２から光ディスク８５への往路での光ロスを低減でき、かつ、半導体レーザチップ２への戻り光を抑制でき、高出力で高感度の半導体レーザ装置を実現できる。【選択図】  図１
2004303322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ発光部と、上記レーザ光が被照射物で反射した上記レーザ光の復路光を受光するレーザ受光部とを備え、
上記レーザ発光部から上記被照射物への上記レーザ光を回折しないで往路光として透過する一方、上記往路光が上記被照射物で反射して戻ってきた上記レーザ光の復路光を上記レーザ発光部に向かう方向から逸らすと共に上記レーザ受光部に向けるように回折する偏光ホログラムを有し、
上記偏光ホログラムが上記復路光を回折したホログラム回折光を３ビームに分割して上記レーザ受光部に入射させる３ビーム回折格子を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記偏光ホログラムと上記３ビーム回折格子とを一体にしたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記レーザ発光部から上記被照射物への往路光が上記３ビーム回折格子に入らないように、上記３ビーム回折格子を配置したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記レーザ受光部は、上記偏光ホログラムからの＋１次回折光を受光する第１の受光部と、上記偏光ホログラムからの−１次回折光を受光する第２の受光部とを有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記３ビーム回折格子は、格子が延びている格子延在方向の位置に応じて、回折効率が異なっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
上記３ビーム回折格子は、格子を構成する丘部の幅と溝部の幅との比が、上記格子延在方向に沿って連続的に変化していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に連続的に変化していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に段階的に変化していることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
レーザ光を出射するレーザ発光部と、上記レーザ光が光ディスクで反射した上記レーザ光の復路光を受光するレーザ受光部とを備え、
上記レーザ発光部から上記光ディスクへの上記レーザ光を回折しないで往路光として透過する一方、上記往路光が上記光ディスクで反射して戻ってきた上記レーザ光の復路光を上記レーザ発光部に向かう方向から逸らすと共に上記レーザ受光部に向けるように回折する偏光ホログラムを有し、
上記レーザ光の波長に応じた４分の１波長板と、
上記レーザ光を光ディスクに集光する対物レンズと、
上記偏光ホログラムが上記復路光を回折したホログラム回折光を３ビームに分割して上記レーザ受光部に入射させる３ビーム回折格子を有することを特徴とする光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ装置および光ピックアップ装置に関し、一例として、光ディスク等の情報記録媒体に情報を光学的に記録または再生する光ディスク装置に用いられると好適な光ピックアップ装置および半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ピックアップ装置の小型，薄型化および高信頼性化を図るべく、ホログラム素子を備えた光ピックアップ装置が提案されている。図８に、ホログラム素子を備え、光ピックアップ装置を構成する半導体レーザ装置の一例を示す。
【０００３】
この半導体レーザ装置では、半導体レーザチップ１０１が出射したレーザ光１０７は、まず、グレーティング素子１０３で回折される。なお、半導体レーザチップ１０１はステム１０６上に配置され、グレーティング素子１０３はホログラム素子／グレーティング素子位置決め用キャップ１０５上に配置されている。このグレーティング素子１０３で回折された回折光の内、０次回折光１０８Ａは信号検出用に用いられ、±１次回折光１０８Ｂ，１０８Ｃはトラッキング信号検出用に用いられる。
【０００４】
しかしながら、このグレーティング素子１０３で回折された０次回折光１０８Ａ，±１次回折光１０８Ｂ，１０８Ｃは、照射対象であるディスク（図示せず）に至るまでの往路において、ホログラム素子１０４を通過する時にホログラム素子１０４で回折される。そして、このホログラム素子１０４での０次回折光１０９だけが信号として利用できる。なお、ホログラム素子１０４での±１次回折光１１０Ａ，１１０Ｂは、ロス成分となる。
【０００５】
上記ホログラム素子１０４での０次回折光１０９は、上記ディスクからの復路でホログラム素子１０４によって再度回折されて１次回折光１１１となって、受光素子１０２の光検出部に集光される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２０５２９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ディスクからの復路において、ホログラム素子１０４を通過した０次回折光は、信号検出に役立てられないだけでなく、レーザチップ１０１に戻ることから、ノイズの原因となることは良く知られている。
【０００８】
また、上記従来の半導体レーザ装置を備えた光ピックアップ装置では、以下の様な課題が発生する。
【０００９】
往路において、ホログラム素子１０４のホログラムパターンを通過する時に回折された±１次以上の全ての回折光は、信号検出に役立てられない、すなわち、ロス成分となる。したがって、そのロス成分の分だけ、レーザチップ１０１で発光させるレーザ光のパワーを上げる必要がある。
【００１０】
したがって、ホログラム素子１０４における０次回折光の比率を高く設定せざるを得ないが、この場合、復路でのホログラム素子１０４における回折効率は必然的に低くなり、受光素子１０２に向けて回折させた回折光による信号強度が低くならざるを得ない。また、ホログラム素子１０４が高い０次回折光率を持つゆえに、上記ディスクからレーザチップ１０１への戻り光率も高くなり上述のごとく、ノイズの原因となり、非常に使いづらい。
【００１１】
また、現在、ディスクへの書込み速度は、主にレーザパワーによって制約を受けている。したがって、往路において、ホログラム素子１０４のホログラムパターンにより回折される光のロスが書込み速度を制限しており、より高速書込みを達成するには、往路での光ロス低減が必要となる。
【００１２】
そこで、この発明の目的は、レーザ発光部からの往路での光ロスを低減でき、かつ、レーザ発光部への戻り光を抑制できて、高出力で高感度の半導体レーザ装置および光ピックアップ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決するために以下のような構成とした。すなわち、この発明の半導体レーザ装置は、レーザ光を出射するレーザ発光部と、上記レーザ光が被照射物で反射した上記レーザ光の復路光を受光するレーザ受光部とを備え、
上記レーザ発光部から上記被照射物への上記レーザ光を回折しないで往路光として透過する一方、上記往路光が上記被照射物で反射して戻ってきた上記レーザ光の復路光を上記レーザ発光部に向かう方向から逸らすと共に上記レーザ受光部に向けるように回折する偏光ホログラムを有し、
上記偏光ホログラムが上記復路光を回折したホログラム回折光を３ビームに分割して上記レーザ受光部に入射させる３ビーム回折格子を有することを特徴としている。
【００１４】
この発明では、上記偏光ホログラムは、上記レーザ発光部から上記被照射物への上記レーザ光を回折しないで往路光として透過する一方、上記往路光が上記被照射物で反射して戻ってきた上記レーザ光の復路光を上記レーザ発光部に向かう方向から逸らすと共に上記レーザ受光部に向けるように回折する。したがって、この発明によれば、レーザ発光部からの往路での光ロスを低減でき、かつ、レーザ発光部への戻り光を抑制でき、高出力で高感度の半導体レーザ装置を実現できる。
【００１５】
また、この発明の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、上記偏光ホログラムが上記復路光を回折したホログラム回折光を３ビームに分割して上記レーザ受光部に入射させる。したがって、この半導体レーザ装置では、３ビーム回折格子を、上記レーザ光の往路に配置する必要がなく、上記レーザ光の往路光のパワーロスを招くことなく、上記３ビームに分割したホログラム回折光を上記レーザ受光部で受光してトラッキング信号を得ることができる。
【００１６】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムは、上記復路光に対して、０次回折光が略ゼロである。
【００１７】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムは、上記復路光に対して０次回折光が略ゼロであるから、上記偏光ホログラムから上記レーザ発光部に向かう復路光を略無くして、上記復路光に起因する上記レーザ発光部のノイズ発生を回避できる。
【００１８】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムと上記３ビーム回折格子とを一体にした。
【００１９】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムと上記３ビーム回折格子とを一体にしたから、半導体レーザ装置を集積化ユニットとして小型化できる。
【００２０】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記レーザ発光部から上記被照射物への往路光が上記３ビーム回折格子に入らないように、上記３ビーム回折格子を配置した。
【００２１】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子が、上記レーザ光の往路光を遮らないから、上記往路光のパワーロスを招くことなく、上記３ビーム回折格子で上記３ビームに分割したホログラム回折光を上記受光部で受光してトラッキング信号を得ることができる。
【００２２】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記レーザ受光部は、上記偏光ホログラムからの＋１次回折光を受光する第１の受光部と、上記偏光ホログラムからの−１次回折光を受光する第２の受光部とを有する。
【００２３】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記＋１次回折光に含ませる情報と上記−１次回折光に含ませる情報とを別種の情報として、各情報を第１の受光部と第２の受光部とで独立して検出できる。たとえば、情報信号である高帯域の信号は上記−１次回折光が含み、高帯域を必要としないサーボ信号は＋１次回折光が含むようにした場合、情報信号を第２の受光部で検出し、サーボ信号を第２の受光部で検出することができる。これにより、光利用効率の高い半導体レーザ装置を実現可能となる。
【００２４】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムからの＋１次回折光または−１次回折光のいずれか一方を３ビームに分割する３ビーム回折格子を有する。
【００２５】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記偏光ホログラムからの＋１次回折光または−１次回折光のいずれか一方を３ビームに分割する３ビーム回折格子によって、レーザ発光部が出射したレーザ光の往路に３ビーム回折格子を配置することなく、トラッキング信号を得ることが可能になる。
【００２６】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子の格子間ピッチは一定である。
【００２７】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子の格子間ピッチが一定であるから、この３ビーム回折格子の３ビーム分割特性は、上記格子が並んでいる方向に一定となる。したがって、上記偏光ホログラムから上記３ビーム回折格子に入射する上記復路光は、上記格子が並んでいる方向の位置に拘わらず、同様の特性で３ビームに分割される。
【００２８】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子が延びている格子延在方向の位置に応じて、回折効率が異なっている。
【００２９】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子が延びている格子延在方向の位置に応じて、回折効率が異なっている。したがって、上記３ビーム回折格子を通過した上記偏光ホログラムからの上記復路光を上記レーザ受光部で検出することによって、上記３ビーム回折格子に入射する上記偏光ホログラムからの上記復路光の格子延在方向の位置変動を検出することができる。
【００３０】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子を構成する丘部の幅と溝部の幅との比が、上記格子延在方向に沿って連続的に変化している。
【００３１】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子を構成する丘部の幅と溝部の幅との比が、上記格子延在方向に連続的に変化していることによって、回折効率を上記格子延在方向に連続的に変化させることができる。
【００３２】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に連続的に変化している。
【００３３】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に連続的に変化していることによって、回折効率を上記格子延在方向に連続的に変化させることができる。
【００３４】
また、一実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に段階的に変化している。
【００３５】
この実施形態の半導体レーザ装置では、上記３ビーム回折格子は、格子の溝深さが、上記格子延在方向に段階的に変化していることによって、回折効率を上記格子延在方向に段階的に変化させることができる。
【００３６】
また、一実施形態の光ピックアップ装置では、上記半導体レーザ装置を備えた。
【００３７】
この実施形態の光ピックアップ装置では、上記半導体レーザ装置を備えたことによって、レーザ発光部からの往路での光ロスを低減でき、かつ、レーザ発光部への戻り光を抑制でき、高出力で高感度の光ピックアップ装置を実現できる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１に、この発明の半導体レーザ装置の実施形態の概略構成を示す。
【００３９】
この半導体レーザ装置１は、レーザ発光部としての半導体レーザチップ２と、この半導体レーザチップ２に対してＸ軸方向に所定間隔を隔てて上記半導体レーザチップ２の両側に配置された第１の受光部３Ａと第２の受光部３Ｂを有する。この第１の受光部３Ａと第２の受光部３Ｂがレーザ受光部を構成している。
【００４０】
上記半導体レーザチップ２は、ステム４の搭載部４Ａに搭載され、第１の受光部３Ａと第２の受光部３Ｂは、上記ステム４の搭載部４Ａの上面４Ａ−１に搭載されている。
【００４１】
また、この半導体レーザ装置１は、ステム４の搭載部４Ａ，半導体レーザチップ２，第１の受光部３Ａ，第２の受光部３Ｂを覆うと共にステム４の基台部４Ｂに取り付けられたキャップ部９を有する。このキャップ部９の上面９Ａには、光学素子５が搭載されている。この光学素子５は上面に偏光回折格子としての偏光ホログラム６が形成され、下面に３ビーム回折格子７が形成されている。
【００４２】
上記偏光ホログラム６は、半導体レーザチップ２が出射するレーザ光（往路光７１）の出射光軸Ｊが偏光ホログラム６の略中心を貫くように配置されている。また、上記３ビーム回折格子７は、上記半導体レーザチップ２が出射する往路光７１が入射しないように、偏光ホログラム６に対してＸ軸方向に位置ずれしている。また、この３ビーム回折格子７は、上記偏光ホログラム６からの＋１次回折光７２が入射するように配置されている。また、この３ビーム回折格子７に入射した＋１次回折光７２は上記第１の受光部３Ａに入射するように、第１の受光部３Ａが配置されている。
【００４３】
また、上記偏光ホログラム６からの−１次回折光７３が上記第２の受光部３Ｂに入射するように、第２の受光部３Ｂが配置されている。
【００４４】
この実施形態の半導体レーザ装置１では、光学素子５とキャップ部９とステム４が一体になっており、半導体レーザチップ２，第１の受光部３Ａ，第２の受光部３Ｂ，偏光ホログラム６，３ビーム回折格子７が一体になっている。
【００４５】
この実施形態では、発光部である半導体レーザチップ２から出射された出射光７０は往路光７１として、偏光ホログラム６を透過した後、被照射物としての光ディスクに入射する。この光ディスクからの反射光は、復路光７７となって、再度、偏光ホログラム６へ入射する。上記復路光７７は、偏光ホログラム６で回折され、±１次回折光７２，７３に分割される。この±１次回折光７２，７３のうちの＋１次回折光７２は、３ビーム回折格子７に入射して回折され、第１の受光部３Ａに入射する。一方、上記±１次回折光７２，７３のうちの−１次回折光７３は、３ビーム回折格子７を経由せずに、第２の受光部３Ｂに入射する。
【００４６】
なお、この実施形態の半導体レーザ装置１は、図２に示すような光ピックアップ装置９０を構成する。この光ピックアップ装置９０は、光学素子５が有する偏光ホログラム６と光記録媒体としての光ディスク８５の間に４分の１波長板８２を装着している。また、この光ピックアップ装置９０では、４分の１波長板８２と光ディスク８５との間に立上げミラー８３と対物レンズ８４が順に配置され、光学素子５と４分の１波長板８２との間にコリメートレンズ８１が配置されている。上記コリメートレンズ８１，４分の１波長板８２，立上げミラー８３は、上記半導体レーザチップ２の上記出射光軸Ｊ上に配置されている。
【００４７】
この場合、半導体レーザチップ２からの出射光７０は直線偏光であり、偏光ホログラム６を、この直線偏光である上記出射光７０がほぼ１００％透過するような偏光ホログラムとした。したがって、上記偏光ホログラム６を透過した往路光７１は、コリメートレンズ８１の次に４分の１波長板８２を透過して円偏光７６となって、立上げミラー８３と対物レンズ８４を経由して光ディスク８５に入射する。
【００４８】
そして、この光ディスク８５での反射光が再び４分の１波長板８２を透過して、今度は、往路光７１の直線偏光から９０°回転した直線偏光となり、復路光７７となる。この復路光７７は、偏光ホログラム６で回折させることが可能となる。つまり、半導体レーザチップ２から出射された出射光７０を偏光ホログラム６を経由して光ディスク８５に効率よく入射させることが可能となる。
【００４９】
さらに、偏光ホログラム６は、上記復路光７７のうちのほぼ１００％の光が回折する（０次透過光が略零）ような溝深さとし、かつ、その回折の±１次回折光７２，７３のそれぞれに対応した第１，第２受光部３Ａ，３Ｂを設けたので、光ディスク８５からの反射光（復路光７７）を無駄なく有効に第１，第２受光部３Ａ，３Ｂに導くことが可能となる。
【００５０】
なお、上記半導体レーザチップ２が出射した往路の出射光７０は、従来同様、偏光回折格子としての偏光ホログラム６を通るが、半導体レーザチップ２の出射光７０の偏光比は１に近い性質を有するので、偏光ホログラム６により回折ロスなしに光ディスク８５に到達することができる。したがって、発光素子である半導体レーザチップ２の性能を光ディスク８５への高速書込みに最大限利用できる。一方、上記出射光７０は、上記光ディスク８５への往路と上記光ディスク８５で反射した復路とで、上記４分の１波長板８２を２回通過して９０°回転した直線偏光となっているので、復路光７７は偏光回折格子としての偏光ホログラム６で所望の回折を起こさせることができる。
【００５１】
また、この実施形態では、上述の如く、３ビーム回折格子７は、偏光ホログラム６を透過した±１次回折光７２，７３の内、＋１次回折光７２のみが入射するように配置している。
【００５２】
ところで、３ビーム回折格子７を通過した＋１次回折光７２は、３ビーム回折格子７での回折によって光量損失が発生するので、信号Ｓ／Ｎの低下が懸念される。そこで、例えば、光ディスク８５に記録された情報信号である高帯域の信号（ＲＦ信号）は−１次回折光７３から検出するようにし、この−１次回折光７３を３ビーム回折格子７を経由せずに、第２の受光部３Ｂで受光する。一方、高帯域を必要としないサーボ信号は＋１次回折光７２から検出するようにして、この＋１次回折光７２を３ビーム回折格子７を経由して、第１の受光部３Ａで受光するようにする。こうすれば、特に高い信号Ｓ／Ｎが要求されるＲＦ信号は、３ビーム回折格子７の影響を全く受けない。したがって、トータルで光利用効率の高い半導体レーザ装置１を得ることが可能となる。
【００５３】
次に、図３に、この実施形態における偏光ホログラム６と３ビーム回折格子７と第１の受光部３Ａ，第２の受光部３Ｂの関係を模式的に示す。この図３はあくまでも模式的に表現したもので、実際には偏光ホログラム素子５の大きさは、例えば□３〜４ｍｍ程度である一方、第１の受光部３Ａ，第２の受光部３Ｂの各サイズは、５０μｍ×２００μｍ程度である。また、上記第１，第２の受光部３Ａ，３Ｂは、偏光ホログラム６の中心より数百μｍの距離に位置している。
【００５４】
図３に示すように、偏光ホログラム６は、中心軸（光軸Ｊ）を通り半径方向Ｘに延びる線分Ｌ１によって、第１部分６Ａ，第２部分６Ｂと第３部分６Ｃとに分割されている。さらに、偏光ホログラム６は、中心軸を通りトラック方向Ｙに延びる線分Ｌ２によって、第１部分６Ａと第２部分６Ｂとに分割されている。つまり、偏光ホログラム６は、線分Ｌ１とＬ２とで、第１部分６Ａと第２部分６Ｂと第３部分６Ｃとに３分割されている。
【００５５】
また、この実施形態の一例では、第２の受光部３Ｂは、３セグメント、つまり、第１〜第３の光検出器３１〜３３で構成され、第１の受光部３Ａは、６セグメントつまり、第４〜第９の光検出器３４〜３９で構成されている。
【００５６】
上記光ディスク８５からの復路光７７は、この偏光ホログラム６によって、６つのビーム、つまり、第１，第２，第３の−１次回折光７３−１，７３−２，７３−３および第１，第２，第３の＋１次回折光７２−１，７２−２，７２−３に分けられる。
【００５７】
図３に示すように、偏光ホログラム６の第１部分６Ａで回折された第１の−１次回折光７３−１は、第２の受光部３Ｂの第３の光検出器３３に入射してスポットＧ３をなす。また、第２部分６Ｂで回折された第２の−１次回折光７３−２は、第１の光検出器３１に入射してスポットＧ１をなす。また、第３部分６Ｃで回折された第３の−１次回折光７３−３は、第２の光検出器３２に入射してスポットＧ２をなす。
【００５８】
また、偏光ホログラム６の第１部分６Ａで回折された第１の＋１次回折光７２−１は３ビーム回折格子７に入射して３分割されて、＋１次回折光７２−１１，７２−１２，７２−１３となる。この＋１次回折光７２−１１は第４の光検出器３４に入射してスポットＧ４をなす。また、＋１次回折光７２−１２は第４の光検出器３４と第５の光検出器３５の間の領域に入射してスポットＧ５をなす。また、＋１次回折光７２−１３は第５の光検出器３５に入射してスポットＧ６をなす。
【００５９】
また、偏光ホログラム６の第２部分６Ｂで回折された第２の＋１次回折光７２−２は３ビーム回折格子７に入射して３分割されて、＋１次回折光７２−２１，７２−２２，７２−２３となる。この＋１次回折光７２−２１は、第８の光検出器３８に入射してスポットＧ１０をなす。また、＋１次回折光７２−２２は、第８の光検出器３８と第９の光検出器３９との間の領域に入射してスポットＧ１１をなす。また、＋１次回折光７２−２３は、第９の光検出器３９に入射してスポットＧ１２をなす。
【００６０】
また、偏光ホログラム６の第３部分６Ｃで回折された第３の＋１次回折光７２−３は３ビーム回折格子７に入射して３分割されて、＋１次回折光７２−３１，７２−３２，７２−３３となる。この＋１次回折光７２−３１は、第５の光検出器３５と第６の光検出器３６との間の領域に入射してスポットＧ７をなす。また、＋１次回折光７２−３２は、第６の光検出器３６と第７の光検出器３７に入射してスポットＧ８をなす。また、＋１次回折光７２−３３は、第７の光検出器３７と第８の光検出器３８との間の領域に入射してスポットＧ９をなす。
【００６１】
ここで、フォーカスエラー信号（ＦＥＳ）は、第６の光検出器３６が出力する信号Ｓ６と第７の光検出器３７が出力する信号Ｓ７の差（Ｓ６−Ｓ７）の絶対値から得る。また、情報信号（ＲＦ）は、第１の光検出器３１が出力する信号Ｓ１と第２の光検出器３２が出力する信号Ｓ２と第３の光検出器３３が出力する信号Ｓ３との合算から得る。
【００６２】
また、トラックエラー信号ＴＥＳは、次式（１）で示す演算式により得る。
【００６３】
ＴＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ３）−α×（（Ｓ６＋Ｓ７）−β×（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ８＋Ｓ９））    …  （１）
なお、上記式（１）において、Ｓ４は第４の光検出器３４が出力する信号であり、Ｓ５は第５の光検出器３５が出力する信号であり、Ｓ８は第８の光検出器３８が出力する信号であり、Ｓ９は第９の光検出器３９が出力する信号である。
【００６４】
また、この式（１）において、（Ｓ１−Ｓ３）は、プッシュプル信号（ＰＰ信号）であり、係数α以降の式は対物レンズシフトによるオフセット補正信号である。
【００６５】
次に、図４に、上記実施形態で採用される３ビーム回折格子７の一例を示す。図４において、Ｙはトラック方向を示し、Ｘは半径方向を示し、Ｚは光軸Ｊの方向である。この３ビーム回折格子７は、丘部７Ａと溝部７Ｂとがトラック方向（Ｙ方向）に交互に配列されている。上記丘部７Ａと溝部７Ｂとが格子をなす。
【００６６】
この３ビーム回折格子７では、格子間ピッチＰは一定である。また、丘部７Ａの幅（ランド幅）ＷＬは、半径方向（Ｘ方向）に向かって増大しており、溝部７Ｂの幅（グルーブ幅）ＷＧは、半径方向（Ｘ方向）に向かって減少している。つまり、グルーブ幅ＷＧとランド幅ＷＬとの比で表されるデューティーは光ディスク８５の半径方向（図中Ｘ方向）に連続的に変化している。具体的には、図４において、グルーブ幅ＷＧが最小となる端部７Ｃからグルーブ幅ＷＧが最大となる端部７Ｄに向かって、±１次回折効率が連続的に増大し、０次効率が連続的に低下している。つまり、グルーブ幅ＷＧが最小となる端部７Ｃにおいて、±１次回折効率が最小値となり、０次効率が最大値となる。
【００６７】
したがって、トラッキングの際に、対物レンズ８４が半径方向（図中Ｘ方向）に移動すると、３ビーム回折格子７での回折効率が変化し、±１次回折光の増減変化と０次透過光の増減変化が逆になる。したがって、この３ビーム回折格子７における±１次回折光と０次透過光を別々に検出し、この±１次回折光を検出した検出信号と０次透過光を検出した検出信号との（差）をとることで、対物レンズ８４の半径方向へのシフト量を検出することが可能となる。
【００６８】
図５に、例えば、対物レンズ８４の上記半径方向へのシフト量が０の時に、偏光ホログラム６からの＋１次回折光７２が３ビーム回折格子７に入射しているスポット１０を実線で示す。このシフト量が０の場合に、３ビーム回折格子７における０次透過光を検出した信号をＳ（０次透過光）とし、３ビーム回折格子７における＋１次回折光を検出した信号をＳ（＋１次回折光）とし、３ビーム回折格子７における−１次回折光を検出した信号をＳ（−１次回折光）として、次式（２）が成り立つように、係数βを設定する。
【００６９】
Ｓ（０次透過光）−β×｛Ｓ（＋１次回折光）＋Ｓ（−１次回折光）｝＝０…（２）
このように係数βを設定した場合、上記式（２）の左辺による演算式が正になる場合は、対物レンズ８４が半径方向にシフトして、スポット１０が、例えば、図５において上方向（つまりＸ方向（半径方向））にシフトして、点線で示す入射のスポット１１になる。逆に、上記式（２）の左辺による演算式が負になる場合は、スポット１０が破線で示すスポット１２にシフトするように、対物レンズ８４がシフトしたことになる。
【００７０】
ここで、上記トラックエラー信号ＴＥＳを算出する演算式（１）を参照すると、式（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ８＋Ｓ９）は±１次回折光による信号の和であり、式（Ｓ６＋Ｓ７）は０次透過光による信号の和である。したがって、上記演算式（１）では、α×（（Ｓ６＋Ｓ７）−β×（Ｓ４＋Ｓ５＋Ｓ８＋Ｓ９））によって、対物レンズ８４のシフト量を演算していることになる。ここで、係数βは、３ビーム回折格子７の格子溝深さで決まる値であり、上記０次透過光に対する回折効率と上記±１次回折光に対する回折効率の差を調整する係数である。また、係数αは、対物レンズのシフト量をＰＰ（プッシュプル）信号におけるオフセット量に換算するための係数である。
【００７１】
また、光ディスク８５の半径方向の傾き（チルト）が発生した場合においても、３ビーム回折格子７上で、入射ビームのスポットが半径方向（図５のＸ方向）に移動するので、上述の対物レンズ８４のシフト量と同様に、光ディスク８５のチルト量を検出可能である。
【００７２】
なお、上述の式（１）とは別に、次の式（３）または式（４）でトラックエラー信号ＴＥＳを算出することもできる。
【００７３】
ＴＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ３）−α×（Ｓ２−β×（Ｓ６＋Ｓ７））    …  （３）
ＴＥＳ＝（Ｓ１−Ｓ３）−α×（（Ｓ１＋Ｓ３）−β×（Ｓ４＋Ｓ５）＋（Ｓ８＋Ｓ９））    …  （４）
上述の式（１）では、係数αが掛かっている項の演算は、３ビーム回折格子７の０次回折光による信号と±１次回折光による信号との差を演算しているので、対物レンズのシフトに対する感度は高くなる。一方、上記式（３）では、３ビーム回折格子７の０次回折光による信号と±１次回折光による信号のうちの０次回折光による信号による信号のみを利用している。また、上記式（４）では、３ビーム回折格子７の０次回折光による信号と±１次回折光による信号のうちの±１次回折光による信号のみを利用している。このため、上記式（３），式（４）を採用した場合には、式（１）を採用した場合に比べて、感度は低くなる。しかし、式（３）を採用した場合は、図３に示す光検出器３４，３５，３８，３９が不要になるため、集積化ユニットとしての半導体レーザ装置１内の演算回路規模が小さく、かつ、ピン数も少なくできるため、集積化ユニットとしての半導体レーザ装置１を小型化可能である。
【００７４】
また、式（３），式（４）共に、係数αが掛かっている項の演算に関しては、偏光ホログラム６の片側領域（例えば第３部分６Ｃ、もしくは、第１，第２部分６Ａ，６Ｂ）のみを利用して検出した信号によって演算可能である。したがって、上記式（３）または式（４）を採用した場合には、偏光ホログラム６上に落射する復路光７７の光ビームがトラック方向（Ｙ方向）にアンバランスになった場合にも、トラックエラー信号ＴＥＳの算出値が上記アンバランスの影響を受けにくくできる。
【００７５】
以上の説明では、偏光ホログラムの±１次回折光を両方共使用する場合について説明したが、集光スポットＧ１に含まれる信号と集光スポットＧ１１に含まれる信号は互いに同じであり、集光スポットＧ２に含まれる信号と集光スポットＧ８に含まれる信号は互いに同じであり、集光スポットＧ３に含まれる信号と集光スポットＧ５に含まれる信号は互いに同じである。したがって、集光スポットＧ１，Ｇ２，Ｇ３は無くても良い。その場合、信号の大きさが小さくなるが光検出素子３Ｂは不要となるので、装置のコストを低減することができる。
【００７６】
また、図８でホログラム１０４を偏光ホログラムとすれば、往路で、ホログラム１０４により、±１次以上の回折光が実質的に生じないので、光の利用効率を高くすることができる。しかし、グレーティング素子により±１次回折光が発生するので、ホログラム１０４が偏光ホログラムであっても、図３の集光スポットＧ１，Ｇ２，Ｇ３の両側にそれぞれ副ビームが発生することになり、本発明より光の利用効率が悪くなる。また、類似の構成として、偏光ホログラムの替わりに偏光ビームスプリッタを用いた例が特開２００１−２７３６６６号公報に記載されている。
【００７７】
次に、図６に、図４に示した３ビーム回折格子７と同様の効果を有する別の構成の３ビーム回折格子２７を示す。この３ビーム回折格子２７は、丘部２７Ａと溝部２７Ｂを有している。また、この３ビーム回折格子２７は、格子間ピッチＰ１が一定であり、グルーブ幅ＷＧ１とランド幅ＷＬ１が一定である。そして、グルーブ幅ＷＧ１とランド幅ＷＬ１との比で表されるデューティーが一定である。一方、この３ビーム回折格子２７は、溝部２７Ｂの溝深さが、溝深さＤＴの一端２７Ｄから溝深さＤＥの他端２７Ｃに向かって、半径方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に増加している。
【００７８】
この３ビーム回折格子２７では、溝深さＤＴの一端２７Ｄから溝深さＤＥの他端２７Ｃに向かって、半径方向（図中Ｘ方向）に沿って連続的に回折効率が変化している。したがって、この３ビーム回折格子２７では、上記３ビーム回折格子７と同様、３ビーム回折格子２７における０次透過光を検出した信号Ｓ（０次透過光）と、＋１次透過光を検出した信号Ｓ（＋１次透過光）と、−１次透過光を検出した信号Ｓ（−１次透過光）とを利用し、〔Ｓ（０次透過光）−β×｛Ｓ（＋１次回折光）＋Ｓ（−１次回折光）｝〕の演算式により、対物レンズのシフト量を検出可能である。
【００７９】
また、図７に、上記３ビーム回折格子７の変形例としてもう１つの３ビーム回折格子２９を示す。この３ビーム回折格子２９は、丘部２９Ａと溝部２９Ｂを有する。この３ビーム回折格子２９は、格子間ピッチＰ２が一定であり、グルーブ幅ＷＧ２，ランド幅ＷＬ２が一定である。そして、グルーブ幅ＷＧ２とランド幅ＷＬ２との比で表されるデューティーが一定である。一方、溝部２９Ｂの溝深さが、半径方向（図中Ｘ方向）に沿って、一端２９Ｄの溝深さＤＴから他端２９Ｃの溝深さＤＥまで階段状に増加している。この３ビーム回折格子２９による効果も、上記３ビーム回折格子２７と同様であり、溝部２９Ｂの各部分の溝深さにより回折効率が変わる。したがって、３ビーム回折格子２９における０次透過光を検出した信号Ｓ（０次透過光）と、＋１次透過光を検出した信号Ｓ（＋１次透過光）と、−１次透過光を検出した信号Ｓ（−１次透過光）とを利用し、〔Ｓ（０次透過光）−β×｛Ｓ（＋１次回折光）＋Ｓ（−１次回折光）｝〕の演算式により、対物レンズのシフト量を検出可能である。
【００８０】
このように、この実施形態の半導体レーザ装置１によれば、半導体レーザチップ２によるメインビームの光量低下が無い１ビーム法において、対物レンズ８４の移動や光ディスク８５の傾きにより発生するオフセットを補正することが可能となり、安定したトラックサーボ性能が得られる。
また、図２に示すように、この半導体レーザ装置１とこの半導体レーザ装置１から出射されるレーザ光（往路光７１）を光ディスク８５上に集光させるためのコリメートメンズ８１，４分の１波長板８２，立ち上げミラー８３および対物レンズ８４等の光学素子を組合わせて、光ピックアップ装置９０を構成することにより、必要最小限の光学部品で光ピックアップ装置９０を構成できる。
【００８１】
したがって、この光ピックアップ装置９０によれば、信号検出系の調整も不要となるため、小型、薄型でかつ、組立て性が良く、信頼性にも優れ、安定したトラックサーボ性能を有する光ピックアップ装置９０を容易に実現できる。
【００８２】
また、この光ピックアップ装置９０は、往路にトラッキング信号を得るための３ビーム分割用グレーティングを配置することなく、かつ復路光回折用の回折格子として偏光回折格子である偏光ホログラム６を採用することによって、ディスク書込み時の半導体レーザチップ２のパワーロスを低減し、書き込み高速化が可能となった。
【００８３】
なお、上記実施形態の半導体レーザ装置１では、偏光回折格子として偏光ホログラム６を備えたが、偏光ホログラム６に替えて、偏光ブレーズド回折格子を備えた場合でも、上記実施形態と同様に、半導体レーザチップ２が出射する出射光７０の往路での光ロスを低減して高速書込みに対応できる。ただし、この場合、トラッキングについてはプッシュプル方式となる。なお、光ディスク８５は、再生専用のピットディスク、記録消去再生可能な相変化ディスク、光磁気ディスクあるいは記録再生可能な追記型ディスク等、光を使って再生または記録を行う光学式記録媒体全般を指す。
【００８４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ装置によれば、偏光ホログラムは、レーザ発光部から被照射物へのレーザ光を回折しないで往路光として透過する一方、上記往路光が上記被照射物で反射して戻ってきた上記レーザ光の復路光を上記レーザ発光部に向かう方向から逸らすと共に上記レーザ受光部に向けるように回折する。したがって、この発明によれば、レーザ発光部からの往路での光ロスを低減でき、かつ、レーザ発光部への戻り光を抑制でき、高出力で高感度の半導体レーザ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の半導体レーザ装置の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】上記実施形態を備えた光ピックアップ装置の構成を示す図である。
【図３】上記実施形態の半導体レーザ装置において、偏光ホログラム６と受光部３Ａ，３Ｂとの関係を示す模式図である。
【図４】上記実施形態の半導体レーザ装置１が有する３ビーム回折格子の模式図である。
【図５】上記３ビーム回折格子上における、ディスク反射光の動きを示す模式図である。
【図６】上記３ビーム回折格子の変形例を示す模式図である。
【図７】上記３ビーム回折格子の今１つの変形例を示す模式図である。
【図８】従来の半導体レーザ装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１  半導体レーザ装置
２  半導体レーザチップ
３Ａ  第１の受光部
３Ｂ  第２の受光部
４  ステム
５  光学素子
６  偏光ホログラム
６Ａ  第１部分
６Ｂ  第２部分
６Ｃ  第３部分
７，２７，２９  ３ビーム回折格子
７Ａ，２７Ａ，２９Ａ  丘部
７Ｂ，２７Ｂ，２９  溝部
３１〜３９  第１〜第９の光検出器
７０  出射光
７１  往路光
７２  ＋１次回折光
７３  −１次回折光
７６  円偏光
７７  復路光
８１  コリメートレンズ
８２  ４分の１波長板
８３  立上げミラー
８４  対物レンズ８４
８５  光ディスク
９０  光ピックアップ装置
【図１】
2004303322.tif 000003
【図２】
2004303322.tif 000004
【図３】
2004303322.tif 000005
【図４】
2004303322.tif 000006
【図５】
2004303322.tif 000007
【図６】
2004303322.tif 000008
【図７】
2004303322.tif 000009
【図８】
2004303322.tif 000010