(57)【要約】【課題】  異なる波長の複数の光ビームを使用する際の装置構成を簡単にして小型化可能な２波長レーザモジュールを提供する。【解決手段】  ２波長レーザモジュールは、第１偏光方向の第１光ビームを発する第１半導体レーザと第２偏光方向を有しかつ第１光ビームの波長より短い波長の第２光ビームを第１光ビームと略同一方向へ発する第２半導体レーザとを基板上に有する半導体レーザ組立体からなる２波長レーザモジュールであって、第１光ビームのビーム拡がり角度を第２光ビームのビーム拡がり角度と異ならしめる偏光回折素子を有する。【選択図】  図２
2005203011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１偏光方向の第１光ビームを発する第１半導体レーザと第２偏光方向を有しかつ前記第１光ビームの波長より短い波長の第２光ビームを前記第１光ビームと略同一方向へ発する第２半導体レーザとを基板上に有する半導体レーザ組立体からなる２波長レーザモジュールであって、前記第１光ビームのビーム拡がり角度を前記第２光ビームのビーム拡がり角度と異ならしめる偏光回折素子を有することを特徴とする２波長レーザモジュール。
【請求項２】
前記偏光回折素子は、前記第１光ビームにのみ感応しそのビーム拡がり角度を前記第２光ビームのビーム拡がり角度より小とする光学素子機能を有することを特徴とする請求項１記載の２波長レーザモジュール。
【請求項３】
前記偏光回折素子は、前記第２光ビームにのみ感応しそのビーム拡がり角度を前記第１光ビームのビーム拡がり角度より大とする光学素子機能を有することを特徴とする請求項１記載の２波長レーザモジュール。
【請求項４】
前記第１及び第２偏光方向が互いに垂直であるように前記第１及び第２偏半導体レーザが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項５】
前記第１及び第２偏光方向が互いに垂直以外であり、通過する前記第１及び第２光ビームのいずれかに感応する１／２波長板を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項６】
前記偏光回折素子は、その光ビーム射出面にて前記第１及び第２光ビームの主光線が交差するように配置され、前記偏光回折素子は前記光ビーム射出面以降の前記第１及び第２光ビームの主光線が一致するような回折格子を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項７】
前記第１及び第２偏光方向が互いに垂直以外であり、通過する前記第１及び第２光ビームのいずれかに感応する更なる１／２波長板を有することを特徴とする請求項５記載の２波長レーザモジュール。
【請求項８】
前記偏光回折素子は、通過する前記第１及び第２光ビームのいずれかビーム放射パターンのアスペクト比を異ならしめる光学素子機能を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項９】
前記半導体レーザ組立体及び前記偏光回折素子の間に、前記偏光回折素子が感応する光ビームにのみ感応しかつ前記偏光回折素子とは異なる光学素子機能を有する第２の偏光回折素子を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項１０】
前記偏光回折素子は、透光性等方性基板上に、透光性異方性材料を形成し、透光性異方性材料の表面に凹凸状の回折格子を凹レンズ又は凸レンズの機能をなすパターンで形成し、その格子内に等方性材料を充填してなることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の２波長レーザモジュール。
【請求項１１】
２波長レーザモジュールを有する光ピックアップ装置であって、前記２波長レーザモジュールは、第１偏光方向の第１光ビームを発する第１半導体レーザ及び第２偏光方向を有しかつ前記第１光ビームの波長より短い波長の第２光ビームを前記第１光ビームと略同一方向へ発する第２半導体レーザを基板上に有する半導体レーザ組立体、並びに、前記第１光ビームのビーム拡がり角度を前記第２光ビームのビーム拡がり角度と異ならしめる偏光回折素子、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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２波長レーザモジュールに関し、特に波長の異なる２つの光ビームを発して種類の異なる複数の記録媒体から情報を読み取る光ピックアップ装置における２波長レーザモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体としての光ディスクは、映像データ、音声データ及びコンピュータデータなどのデータを記録再生する手段として広く用いられている。例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）と称される光ディスクが実用化されている。ＤＶＤ用の光ピックアップ装置では、例えば、波長６３５ｎｍの光源と開口数ＮＡが０．６である対物レンズが用いられ得る。
【０００３】
図１に従来のＣＤ（コンパクトディスク）とＤＶＤのコンパチブル光ピックアップ装置の一例を示す。光ピックアップ装置は、波長７８０ｎｍの光ビームを発する光源検出器ユニットＵＴ１と、波長６３５ｎｍの光ビームを発する光源検出器ユニットＵＴ２と、合成プリズムＣＰと、コリメータレンズＣＬと、対物レンズＯＬとが順次配置されている。この構成では、合成プリズムから記録媒体に至る光学系をＣＤとＤＶＤとで共用しているので、いずれの場合も、光源検出器ユニットを発した光ビームは、合成プリズムを通過した後、記録媒体Ｍへと導かれるようになっている。
【０００４】
しかしながら、従来コンパチブル光ピックアップ装置構成では、記録媒体への一方の光ビームの利用効率を高めるために、合成プリズムＣＰの他、凹レンズなど更なる光学部品を必要とし、部品点数が多くなる。更に、２つの光源検出器ユニットと合成プリズムとの位置合わせを行う必要があり、構成が複雑になる（特許文献１参照）。
【０００５】
近年、記録容量を拡大するという要求から、次世代光ディスクシステムとして、ＤＶＤよりさらに高い密度で記録できる次世代光ディスク（以下、ＢＤという）が開発されている。ＢＤに対しては、例えば、光源波長が４０５ｎｍで対物レンズのＮＡは０．８５となって、ＢＤとＤＶＤとでは、光源波長及び対物レンズのＮＡなどの仕様が異なっている。
【０００６】
ＣＤとＤＶＤの場合でもいわゆる互換ドライブ用に２波長光ピックアップ装置が既に開発されているように、１つのプレーヤでＢＤ、ＤＶＤなどの種類の異なるディスクを再生するために、６５０ｎｍ／４０５ｎｍの２波長の光源を内蔵したいわゆるコンパチブル光ピックアップ装置及び２波長レーザモジュールの開発が検討されている。
【０００７】
半導体レーザから放射される光ビームのファーフィールドパターン（ＦＦＰ）は、その活性層端面のアスペクト比（導波路幅μｍ／膜厚ｎｍ）が大きいために、一般にビーム拡がり角もヘテロ接合面に垂直な方向と平行な方向とでかなり差がある。ＦＦＰ像とニアフィールドパターン（ＮＦＰ）像とではフーリエ変換の関係にある。一般に発光波長の長い半導体レーザほど放射角度が大きくなる傾向にある。そのため、６５０ｎｍ／４０５ｎｍの２波長の半導体レーザを近接させてパッケージングした素子では、波長６５０ｎｍ光ビームの拡がり角を波長４０５ｎｍのものより大幅に狭めることが困難であった。
【特許文献１】特開２００１−１８４７０７号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の解決しようとする課題には、異なる波長の複数の光ビームを使用する際の装置構成を簡素にするとともに光ビームの拡がり角を制限できる光ピックアップ装置などに用いられる２波長レーザモジュールを提供することが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の２波長レーザモジュールは、第１偏光方向の第１光ビームを発する第１半導体レーザと第２偏光方向を有しかつ前記第１光ビームの波長より短い波長の第２光ビームを前記第１光ビームと略同一方向へ発する第２半導体レーザとを基板上に有する半導体レーザ組立体からなる２波長レーザモジュールであって、前記第１光ビームのビーム拡がり角度を前記第２光ビームのビーム拡がり角度と異ならしめる偏光回折素子を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の２波長レーザモジュールを有する光ピックアップ装置は、前記２波長レーザモジュールが、第１偏光方向の第１光ビームを発する第１半導体レーザ及び第２偏光方向を有しかつ前記第１光ビームの波長より短い波長の第２光ビームを前記第１光ビームと略同一方向へ発する第２半導体レーザを基板上に有する半導体レーザ組立体、並びに、前記第１光ビームのビーム拡がり角度を前記第２光ビームのビーム拡がり角度と異ならしめる偏光回折素子、を有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２に示すように一例としての２波長レーザモジュール１０は、ケーシング部材１１ａ内に収納された半導体レーザ組立体１１と偏光回折素子１２とを共にユニット化したものある。半導体レーザ組立体１１はケース内部でベース（図示せず）に固定され、偏光回折素子１２はその開口に固定されている。２種類の波長の光ビームを発する半導体レーザ組立体１１は、例えば、図３に示すＤＶＤ読取用の第１光ビームを発する第１半導体レーザＬＤ１と、ＢＤ読取用の第２光ビームを発する第２半導体レーザＬＤ２とから構成される。すなわち、第１半導体レーザＬＤ１は第１波長例えば６３５ｎｍ（第１光ビーム）の赤光ビームを発し、第２半導体レーザＬＤ２は赤光ビームの波長より短い波長の例えば４０５ｎｍ（第２光ビーム）の青光ビームを発する。第１及び第２半導体レーザは、赤及び青光ビームを同一方向へ放射しかつ両光ビームの偏光方向が互いに略９０度異なるように、一体的に形成されている。偏光回折素子１２は一方の光ビームの偏光にのみレンズなどの光学素子として作用する。赤光ビームの光軸と青光ビームとの光軸とは実質的に平行である。
【００１３】
半導体レーザ組立体１１は、レーザ駆動部（図示せず）からの制御信号に応じて第１及び第２半導体レーザＬＤ１及びＬＤ２がトグル制御され、赤光ビーム及び青光ビームを選択的に放射できる。
【００１４】
発せられた赤及び青光ビームの断面形状は図２に波線で示すように楕円形状であるが、円形でもよい。図において両光ビームの互いに垂直関係にある偏光方向を双方矢印で示す。２波長レーザモジュールの偏光回折素子１２は、図示のように例えば、赤光ビームのビーム拡がり角度θ１を青光ビームのビーム拡がり角度θ２より小とする、すなわち両者を異ならしめる機能を有する。すなわち、両光ビームの射出面側に配置された偏光回折素子１２の機能は、赤光ビームの偏光にのみ凸レンズとして作用するか、或いは、青光ビームの偏光にのみ凹レンズとして作用するか、のいずれかである。なお、偏光回折素子１２へ入射する第２半導体レーザＬＤ１及びＬＤ２の光ビームのビーム拡がり角度は互いに異なっていてもよい。
【００１５】
［半導体レーザ組立体］
一般に、半導体レーザの共振器端面での反射率は、活性層に平行な電界ベクトル（偏光面）をもつＴＥ偏光に対しての方が、活性層に垂直な電界ベクトル成分をもつＴＭ偏光に対してよりも大きい。さらに、無歪みあるいは圧縮歪み量子井戸構造からなる活性層をもつ半導体レーザの場合、正孔の基底状態は、光学遷移確率がＴＥ偏光に対して大きい重い正孔の第一量子準位であるため、一般に半導体レーザはＴＥ偏光が主となる。
【００１６】
これに対し、井戸層に引っ張り歪みをもつ量子井戸活性層を用いた場合には、正孔の基底状態を光学遷移確率がＴＭ偏光に対して大きい軽い正孔の第一量子準位とすることができるため、ＴＭ偏光を主とするレーザ発振を実現することができる。ＧａＡｓ基板上に作製したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザでは、６３５ｎｍ帯、６５０ｎｍ帯においてＴＭモード発振が実現される。
【００１７】
一方、ＧａＮ系半導体からなる４０５ｎｍ帯半導体レーザの場合、活性層であるＩｎＧａＮには圧縮応力がかかるため、ＴＥ偏光が主となる。
【００１８】
よって、活性層の井戸層に引っ張り応力をもつ量子井戸活性層を用いたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザとＧａＮ系半導体レーザを集積することにより、放出ビームの偏光方向がお互いに異なる第１及び第２半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２を作製できる。
【００１９】
図３は半導体レーザ組立体１１のチップの断面を示している。半導体レーザ組立体１１は、図３に示すように、ワンチップに形成されたハイブリット型であり、単一のＧａＡｓ基板３９の一方の主面に、波長６３５ｎｍの赤光ビームを発する第１発光点Ａ１を有する第１半導体レーザＬＤ１と、波長４０５ｎｍの青光ビームを発する第２発光点Ａ２を有する第２半導体レーザＬＤ２とを積み重ねて形成される。発光点Ａ１を有する第１半導体レーザＬＤ１の発光面と発光点Ａ２を有する第２半導体レーザＬＤ２の発光面とはほぼ同一面にある。
【００２０】
第１半導体レーザＬＤ１は、２層Ｃｒ／Ａｌ膜のｎ−電極３８の反対側のｎ−ＧａＡｓ（００１）基板３９主面から順番に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層４０、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４１、歪量子井戸活性層４２、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層４３及びｐ−ＧａＩｎＰ系通電層４４からなるリッジストライプ、該リッジストライプの両側にｎ−ＧａＡｓ系電流ブロック層４５、リッジストライプ及び電流ブロック層の上面に被覆されたｐ−ＧａＡｓ系コンタクト層４６及びｐ−電極４７を有している。リッジストライプは台形状にエッチングなどで形成されている。リッジストライプ台形状の上面を除くクラッド層４３を覆うようにｎ−ＧａＡｓ層４４は形成されている。台形状のトップ面の通電層４４だけからキャリアが供給される。第１発光点Ａ１は歪量子井戸活性層４２に位置する。
【００２１】
第２半導体レーザＬＤ２は、２層Ｔｉ／Ａｕ膜のｎ−電極５３の反対側のｎ−ＧａＮ系下地層５４主面から順番に、ｎ−ＡｌＧａＮ系ｎ−クラッド層５５、ｎ−ＧａＮ系ｎ−ガイド層５６、ＩｎＧａＮ系障壁層とＩｎＧａＮ系井戸層で構成される多重量子井戸活性層５７、ＡｌＧａＮ系電子障壁層５８、ｐ−ＧａＮ系ｐ−ガイド層５９、ｐ−ＡｌＧａＮ系ｐ−クラッド層６０とｐ−ＧａＮ系ｐ−コンタクト層６１とからなるリッジストライプ、コンタクト層上面以外のリッジストライプとｐ−ＧａＮ系ｐ−ガイド層５９を被覆するＳｉＯ2絶縁層６２、ｐ−コンタクト層上のｐ−電極６３を有している。コンタクト層６１だけがｐ−電極６３に電気的に接触している。
【００２２】
第１及び第２半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２は、第１半導体レーザＬＤ１のｐ−電極側の面と第２半導体レーザＬＤ２のｐ−電極側の面をＡｕ−Ｓｎ接着層６４で所定間隙をもって貼り合わされ、両者を電気的に接続している。
【００２３】
具体的には、以下の方法により第１半導体レーザＬＤ１を作製する。
【００２４】
ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ（００１）基板上にｎ−ＧａＡｓバッファ層、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる膜厚１．８μｍのｎ−クラッド層、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる膜厚５０Åの障壁層とＧａ0.58Ｉｎ0.42Ｐからなる膜厚７０Åの井戸層で構成される歪量子井戸活性層、リッジストライプ形状を有するｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる膜厚１．０μｍのｐ−クラッド層及びｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる通電層を形成し、さらにリッジストライプの両側にｎ−ＧａＡｓからなる電流ブロック層、リッジストライプ及び電流ブロック層の上面にｐ−ＧａＡｓからなる膜厚２．０μｍのコンタクト層を形成する。さらに、コンタクト層上にＡｕ−Ｚｎからなるｐ−電極及びｎ−ＧａＡｓ基板上にＣｒ／Ａｕからなるｎ−電極を形成し、６３５ｎｍ帯においてＴＭ偏光で発振する第１半導体レーザＬＤ１を作製する。
【００２５】
また、以下の方法により第２半導体レーザＬＤ２を作製する。ＭＯＣＶＤ法を用いて、サファイア（０００１）基板上にＡｌＮバッファ層、ｎ−ＧａＮからなる膜厚２０μｍの下地層、ｎ−Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなる膜厚０．８μｍのｎ−クラッド層、ｎ−ＧａＮからなる膜厚０．２μｍのｎ−ガイド層、Ｉｎ0.01Ｇａ0.99Ｎからなる障壁層とＩｎ0.08Ｇａ0.92Ｎからなる井戸層で構成される多重量子井戸活性層、ＡｌＧａＮからなる膜厚０．０２μｍの電子障壁層、リッジストライプ形状を有するｐ−ＧａＮからなる膜厚０．２μｍのｐ−ガイド層とｐ−Ａｌ0.08Ｇａ0.92Ｎからなる膜厚０．４μｍのｐ−クラッド層及びｐ−ＧａＮからなる膜厚０．１μｍのｐ−コンタクト層を形成する。さらにコンタクト層以外の上面にＳｉＯ2からなる絶縁層を形成し、４０５ｎｍ帯においてＴＥ偏光で発振する半導体レーザを構成する第２半導体レーザＬＤ２を作製する。次に、第１半導体レーザＬＤ１のｐ−電極側の面と第２半導体レーザＬＤ２のｐ−電極側の面をＡｕ−Ｓｎ接着層を用いて貼り合わせる。次にサファイア基板裏面側からＮｄ：ＹＡＧレーザの第４高調波（波長２６６ｎｍ）を照射することにより、サファイア基板との界面近傍のＧａＮ下地層を分解し、サファイア基板を剥離する。次に、サファイア基板を剥離することにより露出したＧａＮ下地層上にＴｉ／Ａｕからなるｎ−電極を形成する。
【００２６】
作製された第１及び第２半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２を両者のｐ−電極側の面をＡｕ−Ｓｎ接着層６４で所定間隙をもって貼り合わすことにより、図３に示す半導体レーザ組立体を作製することができる。
【００２７】
［偏光回折素子］
図４に示すように、偏光回折素子１２の一例は、透光性の異方性光学材料膜１２１と、該膜を担持する透光性の等方性材料基板１２２とからなり、入射及び射出面を平行平面とした平板である。異方性光学材料膜１２１は、ポリアセチレン系、ポリエステル系など複屈折性高分子の膜である。等方性材料基板１２２は光学ガラス、プラスチックなどの等方性材料からなる。また、等方性材料基板を用いずに、異方性光学材料膜１２１にニオブ酸リチウム基板を用いることが可能である。
【００２８】
異方性光学材料膜１２１にはその主面（又は界面）に回折格子ＢＬＧの凹凸が形成されている。予め等方性材料基板に回折格子ＢＬＧを形成し、そこに異方性光学材料を充填してもよい。また、異方性光学材料膜１２１は、結晶光学軸が例えばその主面に沿った方向に伸長するように形成される。回折格子ＢＬＧは光軸から有効半径領域に同心円の凹凸のホログラムパターンで凸レンズ（又は凹レンズ）として作用するように、形成される。
【００２９】
図４に示すように、光源側に配置される異方性光学材料膜１２１の光学軸を例えばその主面に沿った方向に配置すると、主面垂直に入射した光は図５及び図６に示すように、異常光と常光とが生じる。そこで、異方性光学材料膜１２１の常光における屈折率と等しい屈折率を有する等方性材料基板１２２である場合、赤光ビームの偏光方向が異方性光学材料膜１２１が作用する偏光方向と同一になるように、かつ青光ビームの偏光方向に対しては直交するように、偏光回折素子１２を配置する。
【００３０】
すなわち、一方の主要な偏光面を他の光の主要な偏光面に対して例えば９０度傾斜させれば、図５に示すように、一方の第１方位（紙面平行＋）に対してはフレネルレンズ（凸レンズ）として作用し、図６に示すように、それと直交する他方の第２方位（紙面垂直・）は等方的となり全体として単なる透光性平行平板と等価になる。なお、光ビームの入射方向と異方性光学材料膜１２１の光学軸とを平行にしなければ、異常光と常光とが生じるので、異方性光学材料の一軸結晶の光学軸が光ビームの入射方向に対し傾斜していればよい。
【００３１】
回折格子ＢＬＧの断面はブレーズ形状すなわち鋸歯状、又は階段形状或いは矩形となるように形成される。例えば、鋸歯状断面の回折格子は回折効率が他より高いので有利である。同心円状のパターンの回折格子ＢＬＧのピッチ、ブレーズの深さは設計値によって定められる。偏光回折素子１２の回折格子ＢＬＧは赤光ビームに対して回折作用が生じない深さの格子として形成されている。回折格子のピッチが細かくなるほど、収差の波長依存性は向上するが、ピッチが波長の５倍以下になると、原理的に回折効率が大きく低下する。また、ピッチが細かいほど形状ずれによる影響が大きくなる。
【００３２】
回折格子ＢＬＧの作成法として、フォトリソグラフィ技術を応用する方法、精密切削する方法がある。これらによって、擬似的にブレーズを形成した多段階ブレーズ又はブレーズ形状の回折格子が形成できる。多段階ブレーズ又はブレーズ形状を金型に雛形を形成しておき、射出成形又はいわゆる２Ｐ法で透明プラスチック材料から回折格子を複製することもできる。回折格子ＢＬＧはフレネルソーンプレートのようにその断面が平坦板状で屈折率が周期的変化する構造であってもよい。
【００３３】
他の例においては、偏光回折素子１２は、膜厚方向に回折格子を備える体積ホログラム技術により形成できる。アゾベンゼンを主鎖に含むポリアミック酸膜に所定波長の直線偏光紫外光を照射すると、アゾベンゼン分子の光異性化反応によりポリアミック酸分子鎖の配向変化が起こる。そこで、ポリアミック酸分子鎖の平均配向方向は紫外光の偏光に対して垂直になるので、この膜をベイクしてイミド化してポリイミド膜を定着して、有機複屈折膜が得られる。偏光回折素子には有機複屈折膜として延伸されたポリマ膜を使用することもできる。有機複屈折膜を偏光回折素子１２に用いると、高い回折効率が得られる。
【００３４】
さらに、凸レンズタイプの偏光回折素子１２の屈折率パワー（拡がり角度）は、使用する２つの開口数の比率、例えば、ＤＶＤ再生に必要なＮＡ（通常０．６５程度）とＢＤ再生のＮＡ０．８５との比で決めることが好ましい。ＤＶＤ再生時に対物レンズのＮＡを制限できるからである。これによって、実施形態の２波長レーザモジュールをコンパチブル光ピックアップ装置に用いた場合においては、２波長レーザモジュールの偏光回折素子が赤光ビームのビーム拡がり角度を青光ビームのものと異ならしめるので、特に赤光ビームのビーム拡がり角度を青光ビームより絞るように用いれば、装置と光学部品の簡素化が可能となる。例えば、光源及び対物レンズ間に透過型液晶パネルを設けＢＤ再生時に液晶パネル全面を、ＤＶＤ再生時に液晶パネル光軸中央部のみを光透過させる開口絞り機構の使用は、装置の部品の増加を招き、液晶マスクで赤光ビーム外周部の一部を遮るので例えばＤＶＤ−Ｒなどへの記録時の記録層への光強度を確保するために高出力光源を必要とする問題があるが、実施形態では開口絞り機構が不要となる。実施形態では、モジュールから絞られた赤光ビームが対物レンズ光軸近傍部のみを透過して媒体の記録面に集光されるので収差の影響を受け難くなり、光の利用効率の向上が期待できる。また、実施形態において、赤光ビーム及び青光ビームのビーム拡がり角度の比率を、使用する対物レンズの２つの開口数の比率と略等しくすることもできる。さらに、いわゆる２焦点方式の対物レンズの使用でも、光の利用効率の問題が残りホログラムのレンズ表面へ精密形成或いはホログラム素子及びレンズ間の高精度アライメントを要し生産歩留まりが低下するが、実施形態では高ＮＡに合わせた通常の対物レンズを使用できるので低価格化が可能となる。ただし、２焦点対物レンズの使用を制限するものでなく、実施形態の２波長レーザモジュールを用いたコンパチブル光ピックアップ装置において、２焦点対物レンズを用いることができることはいうまでもない。
【００３５】
また、実施形態における回折格子ＢＬＧのホログラムパターンは、光が対物レンズとカバー層（記録保護層）を透過することにより発生する球面収差を打ち消すような収差を有するように、設定されてもよい。
【００３６】
［実施例］
実施例１では図７に示すように、紙面に垂直な偏光方向にのみ作用する偏光回折素子１２を用いて赤光ビームの拡がり角度を小さくするようにした（θ１＜θ２）。この偏光回折素子１２は凸レンズ作用にある回折格子形状をしている。この偏光回折素子１２はコリメータレンズと組み合わせた状態の焦点距離とコリメータレンズのみの焦点距離の比がほぼ対物レンズのＮＡ比になるようなパワーレンズをもつように設定されている。
【００３７】
具体的には（（偏光回折素子＋コリメータレンズ）の焦点距離）：（コリメータレンズの焦点距離）＝（ＤＶＤのＮＡ０．６）：（ＢＤのＮＡ０．８５）のように設定する。
【００３８】
実施例２では図８に示すように、偏光回折素子１２の後に波長選択性の１／２波長板１９を配置した。この１／２波長板１９はどちらかの波長に作用する。半導体レーザ組立体１１の射出光は互いに偏光方向が異なっているため、偏光ビームスプリッタを検出光学系で用いる場合に必要で、これによって２つの波長で偏光方向を平行にそろえることができる。
【００３９】
実施例３では図９に示すように、半導体レーザ組立体１１の２つの発光点が離れている場合において偏光回折素子１２に２つの半導体レーザの光軸ずれを解消するホログラムパターンＨＰを回折格子に追加してある。ピックアップ装置の光軸には青色波長の発光点を基準に半導体レーザ組立体１１を配置した場合に赤光ビームで光軸ずれが生じる。偏光回折素子１２は、この光軸ずれを解消しつつ凸レンズの作用を持たせるホログラムパターンとして合成された回折格子を有する。このずれ補正用のホログラムパターンＨＰは、レンズ用回折格子（一方の波長の拡がり角度を小さくする凸レンズ作用のホログラムパターン）と別の面に形成しても構わない。また、第１半導体レーザＬＤ１の発光面と第２半導体レーザＬＤ２の発光面とは互いに異なる射出方向に向くように、半導体レーザ組立体１１を作製してもよい。この場合、第１及び第２半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２は各リッジストライプの伸長方向が所定角度だけの傾きをもって配置されている。この場合、ずれ補正用のホログラムパターンＨＰは赤光ビームの１次回折光の回折効率を高めるように設定することが好ましい。
【００４０】
実施例４では図１０に示すように、２つの波長で偏光が異なりかつビーム放射パターン（ファーフィールドパターンＦＦＰ）のアスペクト比（記録媒体の半径方向及び接線方向に対応するように用いられる）が異なる半導体レーザ組立体１１ａを用いた場合を示す。偏光回折素子１２は、一方の波長、例えばＤＶＤに使用する赤光ビームにのみ凸レンズの作用となるホログラムパターンが形成される。よって、ＢＤでは記録媒体の接線方向よりも半径方向に拡がり角度が拡大する。ＤＶＤでは半径方向よりも接線方向に拡がり角度を広くするようなＦＦＰが生成できる。この半導体レーザ組立体１１ａ及び偏光回折素子１２によりＢＤとＤＶＤでは対物瞳でのビームアスペクト方向が９０度異なるようにできる。図１０の上下の図は、偏光回折素子１２の有無に対応しており、偏光回折素子１２の存在によりＴＥ偏光の赤光ビームＦＦＰだけが全体としてが相似形で減縮していることを示す。
【００４１】
実施例５では図１１に示すように、実施例１〜４までの半導体レーザ組立体を用い、実施例４の効果を実現しようとした例である。この場合の偏光回折素子１２ａの作用は、赤光ビームにだけ作用しかつ元の光ビームの拡がり角度の広い側のみを狭くする凸シリンドリカルレンズ作用を有するものとする。すなわち、偏光回折素子１２ａは赤光ビームにのみ凸シリンドリカルレンズの作用となるホログラムパターンが形成される。結果として、半導体レーザ組立体１１から放射される２つの波長の光ビーム拡がり角度及びアスペクト（半径方向及び接線方向）の方向に差を持たせるように作用する。図１１の上下の図は、偏光回折素子１２ａの有無に対応しており、偏光回折素子１２ａの存在によりＴＥ偏光の赤光ビームＦＦＰだけが半径方向にのみ減縮していることを示す。すなわち、偏光回折素子１２ａは、通過する赤光ビームのビーム放射パターンのアスペクト比を異ならしめるようなホログラムパターンを有している。
【００４２】
いずれの実施例においても、拡がり角度の比率はほぼ各波長で使用する対物レンズのＮＡの比に等しく設定されている。その結果、各波長の光学系において対物レンズまでのカップリング効率が確保できるため、各記録媒体上で記録パワーが確保できる。
【００４３】
このように、本実施例では１つの対物レンズで２波長を用いる互換ピックアップ装置の場合、波長の長い側に対応した記録媒体ではＮＡが小さく、波長の短い側に対応した記録媒体はＮＡが大きいことに着目している。その結果、偏光回折素子１２の特性は波長の長い側の拡がり角度のみを小さくするものとしている。
【００４４】
また、実施例６では図１２に示すように、偏光方向が同じ光ビームを射出する２つの半導体レーザ組立体１１ｃを使用する場合にどちらか一方にホログラムを作用させるためには、その一方に光ビーム入射面側に波長選択性の１／２波長板１９ａを配置する。これによって波長ごとに偏光方向を変えることができるので、偏光回折素子１２を一方の波長に作用させることができる。図１２では光ビーム射出面側に波長選択性の１／２波長板１９を配置して、射出光ビーム偏光方向を平行にしている。
【００４５】
さらに、実施例７では図１３に示すように、偏光方向が同じ光ビームを射出する２つの半導体レーザ組立体１１ｃを使用し、半導体レーザ組立体１１の２つの発光点が異なる場合、偏光回折素子１２に２つの半導体レーザの光軸ずれを解消するホログラムパターンを追加し、その一方に光ビーム入射面側に波長選択性の１／２波長板１９ａを配置することによって、波長ごとに偏光方向を変え、偏光回折素子１２を一方の波長に作用させることができる。実施例６、７の場合、異なる光ビーム偏光方向を有する半導体レーザ組立体が１／２波長板１９ａと半導体レーザ組立体１１ｃの組に対応する。
【００４６】
［光ピックアップ装置］
図１４は一例の形態の光ピックアップ装置の概略を示す。
【００４７】
光ピックアップ装置は、２波長レーザモジュール１０の下流に偏光ビームスプリッタ１３、コリメータレンズ１４及び対物レンズユニット１６を備えている。対物レンズユニット１６の対物レンズは２焦点レンズであり、２つの波長に応じて互いに異なる焦点位置を得ることができる。対物レンズユニット１６に１／４波長板１５、互換素子なども含まれている。以上の照射光学系によって、光ビームは、偏光ビームスプリッタ１３を経て、コリメータレンズ１４で平行光ビームにされ、対物レンズユニット１６によって、その焦点付近に置かれている光ディスク５に向けて集光され、光ディスク５の情報記録面のピット列上で光スポットを形成する。記録媒体５としてはＤＶＤ（ＤＶＤ−Ｒなどを含む）とＢＤ（ＢＤ−Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅを含む）のいずれかが用いられ、いずれか一方が図示しないターンテーブルに装着される。２波長レーザモジュール１０は、ほぼ同軸の第２波長４０５ｎｍ付近の短波長の第２半導体レーザと第２波長より長い第１波長６３５ｎｍ付近のＤＶＤ用の中波長の第１半導体レーザとの組立体と、偏光回折素子とからなる。半導体レーザＬＤ１、ＬＤ２はそれぞれ、ＤＶＤ用及びＢＤ用として切り替えて点灯される。なお、光軸とは、発光点と対物レンズユニット１６中心との間で光ビームの進行方向に沿って延在する軸線のことであり、本実施例のように、第１半導体レーザＬＤ１及び第２半導体レーザＬＤ２の２つの発光点と単一の対物レンズユニット１６が存在するピックアップ装置においては、異なる光軸が２本存在する。一部の実施例では、２本の光軸を途中から一致させることもできる。
【００４８】
以上の照射光学系に加えて、光ピックアップ装置はさらに検出用集光レンズ１７など光検出光学系を有しており、対物レンズユニット１６、１／４波長板１５及び偏光ビームスプリッタ１３は光検出光学系にも利用されている。ＢＤ及びＤＶＤの何れかの光ディスク５からの反射光は、対物レンズユニット１６で集められ、１／４波長板１５を介して偏光ビームスプリッタ１３によって検出用集光レンズ１７に向けられる。検出用集光レンズ１７で集光された集束光は、例えば、シリンドリカルレンズ、マルチレンズなどの非点収差発生素子（図示せず）を通過して、例えば、直交する２線分によって４分割されてなる４つの受光面を有する４分割光検出器の受光面２０中心付近に光スポットを形成する。
【００４９】
また、光検出器の受光面２０は復調回路を含むコントローラ２１及びエラー検出回路２２に接続されている。エラー検出回路２２は対物レンズユニットのトラッキング制御及びフォーカス制御用のアクチュエータ２６を含む機構を駆動する駆動回路２７に接続されている。
【００５０】
４分割光検出器は、その受光面２０中心付近に結像された光スポット像に応じた電気信号をコントローラ２１及びエラー検出回路２２に供給する。コントローラ２１の復調回路は、その電気信号に基づいて記録信号を生成する。エラー検出回路２２は、その電気信号に基づいてフォーカスエラー信号や、トラッキングエラー信号や、その他サーボ信号などを生成し、アクチュエータの駆動回路２７を介して各駆動信号を各アクチュエータに供給し、これらが各駆動信号に応じて対物レンズユニット１６などをサーボ制御駆動する。
【００５１】
［他の実施例］
これまでの実施例では１枚の偏光回折素子を用いて、赤光ビームの拡がり角を変えていた。この場合図１５に示すように、赤光ビームは仮想発光点から射出された光と同様に振る舞い、実質的に発光点が光軸方向にずれている。このためコリメータレンズを配置して、平行光ビームを得ようとする場合、青光ビームは平行光となるが、コリメータレンズ射出の赤光ビームは収束光となる。
【００５２】
他の実施例として、光ディスクのピックアップ装置において青光ビームと赤光ビームの両方を平行光ビームとしたい場合には、図１６に示すように、光源側から凸レンズ作用をもつ偏光回折素子１２ｂと凹レンズ作用をもつ偏光回折素子１２ｃの２枚を光軸に配置し、赤光ビームの仮想発光点を青光ビームの発光点と一致させるようにすればよい。この場合はコリメータレンズを色消しレンズとすることが好ましい。
【００５３】
このように２枚の偏光回折素子１２ｂ、１２ｃを配置することにより、赤光ビームの仮想発光点の位置を自由に制御することができるため、コリメータ射出後の青光ビームと赤光ビームの拡がり角を自由に制御することが可能である。さらなる他の実施例として、図１７のように赤光ビームの仮想発光点を青光ビームの発光点よるも前に持ってくることで、赤光ビームのみを拡散光とするような構成も可能である。
【００５４】
複数の記録媒体に対応する互換型のピックアップ装置では、例えば青光ビーム光源を使用する記録媒体から信号を記録再生するときには対物レンズに対して平行光を入射させる（無限系の光学系とする）必要があり、赤光ビーム光源を使用する記録媒体を記録再生する時には対物レンズに対して拡散光を入射させる（有限系の光学系とする）必要がある、というケースもあり得る。この場合に２枚の偏光回折素子を用いる方法は有効である。
【００５５】
更に、上記した実施例において、半導体レーザ組立体には、発光波長が異なる２つの発光点を設けたが、発光波長が互いに異なる３つ以上の発光点を備えた半導体レーザ組立体にも本発明を適用することができる。また、上記した実施例においては、偏光回折素子としてブレーズホログラムが用いられているが、これに限らず、他の回折作用を有する光学素子を用いることができる。
【００５６】
また、上記した実施例においては、ハイブリッド型の半導体レーザ組立体が用いられているが、これに限らず、モノリシック型の半導体レーザ組立体として絶縁サブマウントに固定されたものを用いてもよい。
【００５７】
以上の如く、本発明によれば、光学系をコンパクトに集約配置することができるので、光ピックアップ装置構成を簡単にして小型化を図ることかできる。また、２つの半導体レーザの発光位置の差異に基づく光強度分布の相違を補正して光検出器の受光面において形成される赤及び青光ビーム各々のスポットは適切な光強度分布をとることができる。よって、いずれの光ビームが用いられる場合においても光検出器からは読取信号を正確に得ることができる。また、４分割の光検出器を用いた場合にはその光検出器の出力からは非点収差法によるフォーカスエラー信号又は位相差法によるトラッキングエラー信号を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来の光ピックアップ装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明による実施形態の２波長レーザモジュールの部分切欠断面図である。
【図３】本発明による実施形態の２波長レーザモジュールにおける半導体レーザ組立体の部分断面図である。
【図４】本発明による実施形態の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の部分断面図である。
【図５】本発明による実施形態の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図６】本発明による実施形態の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図７】本発明による実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図８】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図９】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１０】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１１】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１２】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１３】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１４】本発明による２波長レーザモジュールを用いた光ピックアップ装置の概略を示す構成図である。
【図１５】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１６】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【図１７】本発明による他の実施例の２波長レーザモジュールにおける偏光回折素子の動作を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
ＬＤ１  第１半導体レーザ
ＬＤ２  第２半導体レーザ
１０  ２波長レーザモジュール
１１  半導体レーザ組立体
１２  偏光回折素子
１３  偏光ビームスプリッタ
１４  コリメータレンズ
１５  １／４波長板
１６  対物レンズユニット
１７  検出用集光レンズ
１９  １／２波長板
２０  受光面
２１  コントローラ
２２  エラー検出回路
２６  アクチュエータ
２７  駆動回路
３８  ｎ−電極
３９  ｎ−ＧａＡｓ（００１）基板
４０  ｎ−ＧａＡｓバッファ層
４１  ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層
４２  歪量子井戸活性層
４３  ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ系クラッド層
４４  ｐ−ＧａＩｎＰ系通電層
４５  ｎ−ＧａＡｓ系電流ブロック層
４６  ｐ−ＧａＡｓ系コンタクト層
４７  ｐ−電極
５３  ｎ−電極
５４  ｎ−ＧａＮ系下地層
５５  ｎ−ＡｌＧａＮ系ｎ−クラッド層
５６  ｎ−ＧａＮ系ｎ−ガイド層
５７  多重量子井戸活性層
５８  ＡｌＧａＮ系電子障壁層
５９  ｐ−ＧａＮ系ｐ−ガイド層
６０  ｐ−ＡｌＧａＮ系ｐ−クラッド層
６１  ｐ−ＧａＮ系ｐ−コンタクト層
６２  ＳｉＯ2絶縁層
６３  ｐ−電極
６４  Ａｕ−Ｓｎ接着層
１２１  異方性光学材料膜
１２２  等方性材料基板
【図１】
2005203011.tif 000003
【図２】
2005203011.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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【図７】
2005203011.tif 000009
【図８】
2005203011.tif 000010
【図９】
2005203011.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005203011.tif 000015
【図１４】
2005203011.tif 000016
【図１５】
2005203011.tif 000017
【図１６】
2005203011.tif 000018
【図１７】
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