(57)【要約】【課題】受光セグメントが出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームのそれぞれを、２分割ホログラムによってレーザダイオードの光軸から外れた２箇所に回折する。ここで、受光セグメントＤ２〜Ｄ４は、２分割ホログラムにより上記２箇所の一方に回折されたメインビームと、２分割ホログラムにより上記２箇所の他方に回折されたメインビームとが、受光セグメントＤ２〜Ｄ４同士の境界線である分割ライン上に落射するように配置されている。【選択図】図２
2007213630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を回折して、光ディスクに照射するための１つのメインビームと２つのサブビームとを生成するグレーティングと、
上記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームのそれぞれを分割して、上記半導体レーザ素子の光軸から外れた２箇所に回折する２分割ホログラムと、
上記２分割ホログラムにより各２箇所に回折されたメインビームおよびサブビームを受光すると共に、フォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号および再生信号を得るための信号を出力する複数の受光セグメントと
を備え、
上記２分割ホログラムにより２箇所の一方に回折されたメインビームと、上記２分割ホログラムにより２箇所の他方に回折されたメインビームとが、上記受光セグメント同士の境界線である分割ライン上に落射するように、上記複数の受光セグメントが配置されてい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、
上記複数の受光セグメントは、上記分割ラインを定義する３つの受光セグメントを含む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、
上記複数の受光セグメントは、上記分割ラインを定義する４つの受光セグメントを含み、
上記４つの受光セグメントのうち対角関係にある２つの受光セグメントは、上記複数の受光セグメントを有する受光素子の内部配線で電気的に接続されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラムレーザ方式の半導体レーザ装置（以下、「ホロレーザ」と言う。）としては、図４に示すようなものが商品化されている（Int.J.Japan Soc. Prec. Eng.，Vol.25，No.2 CD Pickup USing a Holographic Optical Element）。
【０００３】
上記ホロレーザは、レーザダイオード１、トラッキングビーム生成用回折格子２、光路屈折用回折格子３および受光素子１０６を備えている。
【０００４】
上記レーザダイオード１から出射されたビームは、トラッキングビーム生成用回折格子２により１つのメインビームと２つのサブビームとに分割された後、光路屈折用回折格子３を透過して、コリメートレンズ４、対物レンズ５を順次経由して、光ディスク５０の表面に光スポットを形成する。
【０００５】
そして、上記光ディスク５０による反射光は、光ディスク５０の表面におけるピットの有無の情報を含んで対物レンズ５、コリメートレンズ４を順次経由して、光路屈折用回折格子３に入射する。
【０００６】
上記光路屈折用回折格子３は異なる２つのパターンを有しており、レーザダイオード１の光軸から離れた場所に配置された受光素子１０６へ上記反射光を導いている。この受光素子１０６は５つの受光セグメントＤ１０１〜Ｄ１０５を有している。この受光セグメントＤ１０１〜Ｄ１０５のうち受光セグメントＤ１０２〜Ｄ１０４のみを図５に模式的に示す。
【０００７】
上記受光セグメントＤ１０２〜Ｄ１０４においては、光スポットＳＰ１が奥側（図５中上側）に形成される一方、光スポットＳＰ２が手前側（図５中下側）に形成される。
【０００８】
上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２は、対物レンズ５が光路屈折用回折格子３に近すぎると図５の左側に示すようになり、また、対物レンズ５が受光素子１０６に対して合焦位置にあると図５の中央に示すようになり、また、対物レンズ５が光路屈折用回折格子３から遠すぎると図５の右側に示すようになる。
【０００９】
ここで、上記受光セグメントＤ１０１〜Ｄ１０５の出力信号をＳ１０１〜Ｓ１０５の記号で表すと、ＦＥＳ（フォーカスサーボ信号）はＳ１０２−Ｓ１０３、ＴＥＳ（トラッキングサーボ信号）はＳ１０１−Ｓ１０５、ＲＦＳ（再生信号）はＳ１０２＋Ｓ１０３＋Ｓ１０４として得られる。
【００１０】
上記ホロレーザを実際に組み立てる際には、パッケージの所定の位置にレーザダイオード１と受光素子１０６を配置しておき、出力信号Ｓ１０２〜Ｓ１０４をモニタしながら、光路屈折用回折格子３を回転・移動させて、Ｓ１０２＝Ｓ１０３となるようにＦＥＳバランス調整を行うと共に、Ｓ１０２＋Ｓ１０３＝Ｓ１０４となるようにＭＳＢ（メインスポットバランス）調整を行う。
【００１１】
上記ＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整では、図６Ａ〜図６Ｃの調整を行って、光スポットＳＰ１，ＳＰ２と受光セグメントＤ１０２〜Ｄ１０３との位置関係が図６Ｄに示すような状態にする。
【００１２】
図６Ａでは、上記光スポットＳＰ２は所望とする位置に形成されているが、光スポットＳＰ１は所望とする位置に形成されていない。このとき、上記受光セグメントＤ１０２の出力信号Ｓ１０２は得られるが、受光セグメントＤ１０３の出力信号Ｓ１０３は得られない。そこで、上記光スポットＳＰ１を細矢印方向に移動させるために、光路屈折用回折格子３を太矢印方向にθ回転させて、Ｓ１０２＝Ｓ１０３となるようにする。
【００１３】
図６Ｂでは、上記光スポットＳＰ１および光スポットＳＰ２の両方が所望とする位置に形成されていない。このとき、上記光路屈折用回折格子３がレーザダイオード１の光軸からずれ、出力信号Ｓ１０２と出力信号Ｓ１０３とを合わせたものよりも、出力信号Ｓ１０４の方が大きくなっている。つまり、Ｓ１０２＋Ｓ１０３＜Ｓ１０４となっている。そこで、上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２を細矢印方向に移動させるために、光路屈折用回折格子３を太矢印方向に移動させて、Ｓ１０２＋Ｓ１０３＝Ｓ１０４となるようにする。
【００１４】
図６Ｃでは、図６Ａの状態と同様に、光スポットＳＰ２は所望とする位置に形成されているが、光スポットＳＰ１は所望とする位置に形成されていない。このとき、図６Ａの場合と異なるのは、受光セグメントＤ１０３の出力信号Ｓ１０３は得られるが、受光セグメントＤ１０２の出力信号Ｓ１０２は得られない点である。そこで、上記光スポットＳＰ１を細矢印方向に移動させるために、光路屈折用回折格子３を太矢印方向にθ回転させて、Ｓ１０２＝Ｓ１０３となるようにする。
【００１５】
図６Ａ〜図６Ｃの調整が終わると、光スポットＳＰ１，ＳＰ２が図６Ｄに示すように所望の位置に形成される。
【００１６】
上記光路屈折用回折格子３の固定は、ピックアップハウジングへの取り付けによるレーザダイオード１の光軸のずれや、温度によるパッケージの微小な変形、波長のシフトなどの変動を吸収できるようにすることが重要である。
【００１７】
しかしながら、上記従来のホロレーザでは、光スポットＳＰ２を受光セグメントＤ１０４内に入るような調整しかされていないので、光スポットＳＰ２が受光セグメントＤ１０４の中心に入射しているとは限らない。このため、上記光スポットＳＰ２が受光セグメントＤ１０４の端近傍に形成されている場合、温度変化等があると、光スポットＳＰ２がずれて受光セグメントＤ１０４から容易にはみ出してしまう。
【００１８】
また、上記ＴＥＳはサブビームを利用しているが、光路屈折用回折格子３の光学設計がメインビームに対してなされているため、図５の中央に図示した合焦時でも、光スポットＳＰ１および光スポットＳＰ２がぼけて大きくなることがある。このような場合、上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２が所望の位置から少しずれると、受光セグメントＤ１０２〜Ｄ１０４から容易にはみ出すので、信号レベルが小さくなったり、信号レベルのバランスが崩れたりしてしまう。
【特許文献１】特許第２６３４７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
そこで、本発明の課題は、受光セグメントが出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
半導体レーザ素子と、
上記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光を回折して、光ディスクに照射するための１つのメインビームと２つのサブビームとを生成するグレーティングと、
上記光ディスクで反射されたメインビームおよびサブビームのそれぞれを分割して、上記半導体レーザ素子の光軸から外れた２箇所に回折する２分割ホログラムと、
上記２分割ホログラムにより各２箇所に回折されたメインビームおよびサブビームを受光すると共に、フォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号および再生信号を得るための信号を出力する複数の受光セグメントと
を備え、
上記２分割ホログラムにより２箇所の一方に回折されたメインビームと、上記２分割ホログラムにより２箇所の他方に回折されたメインビームとが、上記受光セグメント同士の境界線である分割ライン上に落射するように、上記複数の受光セグメントが配置されていることを特徴としている。
【００２１】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、上記２分割ホログラムにより２箇所の一方に回折されたメインビームと、２分割ホログラムにより２箇所の他方に回折されたメインビームとが、受光セグメント同士の境界線である分割ライン上に落射するように、受光セグメントが配置されているから、受光セグメントからはみ出し難くなり、受光セグメントが出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる。
【００２２】
また、上記２分割ホログラムにより２箇所の一方に回折されたメインビームと、上記２分割ホログラムにより２箇所の他方に回折されたメインビームとを、受光セグメント同士の境界線である分割ライン上に落射させることは、各セグメントの出力信号をモニタすることにより容易かつ正確に行うことができるので、２分割ホログラムの位置調整を容易かつ正確に行うことができる。
【００２３】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記複数の受光セグメントは、上記分割ラインを定義する３つの受光セグメントを含む。
【００２４】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記分割ラインを３つの受光セグメントで構成するので、受光セグメントの数が増加するのを防ぐことができる。
【００２５】
一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記複数の受光セグメントは、上記分割ラインを定義する４つの受光セグメントを含み、
上記４つの受光セグメントのうち対角関係にある２つの受光セグメントは、上記複数の受光セグメントを有する受光素子の内部配線で電気的に接続されている。
【００２６】
上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記４つの受光セグメントのうち対角関係にある２つの受光セグメントを、複数の受光セグメントを有する受光素子の内部配線で電気的に接続することにより、４つの受光セグメントと外部とを電気的に接続する配線数を減らすことができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の半導体レーザ装置によれば、２分割ホログラムにより２箇所の一方に回折されたメインビームと、２分割ホログラムにより２箇所の他方に回折されたメインビームとが、受光セグメント同士の境界線である分割ライン上に落射するように、受光セグメントが配置されているから、受光セグメントからはみ出し難くなり、受光セグメントが出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
この発明の実施の形態を説明する前に、まずこの発明をより理解し易くするために参考例を説明する。
【００２９】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の概略構成図を示す。
【００３０】
上記半導体レーザ装置は、半導体レーザ素子の一例としてのレーザダイオード１と、グレーティングの一例としてのトラッキングビーム生成用回折格子２と、２分割ホログラムの一例としての光路屈折用回折格子３と、受光素子６とを備えている。
【００３１】
上記レーザダイオード１は、パッケージ１０内に配置されていて光ディスク５０へ向けてレーザ光を出射する。このレーザ光の光軸上には、光路屈折用回折格子３、コリメートレンズ４および対物レンズ５が配置されている
上記トラッキングビーム生成用回折格子２は、ホログラム素子２０のレーザダイオード１０１側の表面に形成されている。そして、上記トラッキングビーム生成用回折格子２は、レーザダイオード１から出射されたレーザ光を回折して１つのメインビームおよび２つのサブビームを生成する。このメインビームおよび２つのサブビームが光ディスク５０の表面に照射される。
【００３２】
上記光路屈折用回折格子３は、ホログラム素子２０の光ディスク５０側の表面に形成されて、異なる２つのパターンを有している。そして、上記光路屈折用回折格子３は、光ディスク５０で反射された１つのメインビームおよび２つのサブビームのそれぞれを２つに分割して受光素子６へ回折する。
【００３３】
上記受光素子６はレーザダイオード１の光軸と重ならないようにパッケージ１０内に配置されている。そして、上記受光素子６は、光路屈折用回折格子３で回折されたメインビームが入射する３つの受光セグメントＤ２〜Ｄ４（図２参照）と、光路屈折用回折格子３で回折された２つのサブビームが入射する２つの受光セグメントＤ１，Ｄ５（図示せず）とを有している。これらの受光セグメントＤ１〜Ｄ５による出力信号は、ＦＥＳ、ＴＥＳおよびＲＦＳを得るために使用される。
【００３４】
図２に、上記受光セグメントＤ２〜Ｄ４に形成される光スポットＳＰ１，ＳＰ２の状態を説明するための模式図を示す。
【００３５】
上記受光セグメントＤ２〜Ｄ４においては、光スポットＳＰ１が奥側（図２中上側）に形成される一方、光スポットＳＰ２が手前側（図２中下側）に形成される。
【００３６】
上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２は、対物レンズ５が光路屈折用回折格子３に近すぎると図２の左側に示すようになり、また、対物レンズ５が受光素子６に対して合焦位置にあると図２の中央に示すようになり、また、対物レンズ５が光路屈折用回折格子３から遠すぎると図２の右側に示すようになる。
【００３７】
上記受光セグメントＤ２，Ｄ４の図２中左右方向の長さは受光セグメントＤ３の図中左右方向の長さと略等しくなっている。また、上記受光セグメントＤ２の図２中上下方向の長さは受光セグメントＤ４の図中上下方向の長さと略等しくなっている。
【００３８】
なお、図２のＬ１は分割ラインである。この分割ラインＬ１は受光セグメントＤ２〜Ｄ４で定義される。より詳しくは、上記分割ラインＬ１は、受光セグメントＤ２と受光セグメントＤ３との境界線と、受光セグメントＤ３と受光セグメントＤ４との境界線とからなっている。
【００３９】
ここで、上記受光セグメントＤ２〜Ｄ４の出力信号をＳ２〜Ｓ４の記号で表すと、ＦＥＳはＳ２−Ｓ４として得ることができる。
【００４０】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、ＦＥＳバランス調整はＳ２＝Ｓ４となるように、また、ＭＳＢ調整はＳ２＋Ｓ４＝Ｓ３となるように、光路屈折用回折格子３を回転または移動させる。このとき、上記ＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整は、光スポットＳＰ１，ＳＰ２が分割ラインＬ１上に位置するように行う。すなわち、上記光スポットＳＰ１は、受光セグメントＤ２〜Ｄ４で構成される矩形領域の図２中上側半分の部分の中心位置に来るように調整される一方、光スポットＳＰ２は、上記矩形領域の図中下側半分の部分の中心位置に来るように調整される。
【００４１】
その結果、上記光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ２〜Ｄ４の奥側に回折されたメインビームと、光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ２〜Ｄ４の手前側に回折されたメインビームとが、分割ラインＬ１上に落射する。
【００４２】
したがって、上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２が受光セグメントＤ２〜Ｄ４からはみ出し難くなり、受光セグメントＤ２〜Ｄ４が出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる。
【００４３】
また、上記光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ２〜Ｄ４の奥側に回折されたメインビームと、光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ２〜Ｄ４の手前側に回折されたメインビームとが、分割ラインＬ１上に落射させることは、受光セグメントＤ２〜Ｄ４の出力信号Ｓ２〜Ｓ４をモニタすることにより容易かつ正確に行うことができるので、光路屈折用回折格子３の位置調整を容易かつ正確に行うことができる。
【００４４】
（第２実施形態）
図３に、本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の受光セグメントＤ１１〜Ｄ１４に形成される光スポットＳＰ１，ＳＰ２の状態を説明するための模式図を示す。
【００４５】
本実施形態の半導体レーザ装置は、上記第１実施形態とは異なる受光素子を備えている。また、本実施形態の半導体レーザ装置は、上記第１実施形態と同様のレーザダイオード１、トラッキングビーム生成用回折格子２および光路屈折用回折格子３も備えている。
【００４６】
上記受光素子は、光路屈折用回折格子３で回折されたメインビームが入射する３つの受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４と、光路屈折用回折格子３で回折された２つのサブビームが入射する２つの受光セグメントＤ１１，Ｄ１５（図示せず）とを有している。これらの受光セグメントＤ１１〜Ｄ１５による出力信号は、ＦＥＳ、ＴＥＳおよびＲＦＳを得るために使用される。
【００４７】
上記受光セグメントＤ１３は平面視で矩形状の２つの部分からなり、一方の部分と他方の部分とは受光素子の内部配線２１で電気的に接続されている。
【００４８】
上記受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４においては、光スポットＳＰ１が奥側（図３中上側）に形成される一方、光スポットＳＰ２が手前側（図３中下側）に形成される。
【００４９】
上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２は、対物レンズが光路屈折用回折格子３に近すぎると図３の左側に示すようになり、また、対物レンズが受光素子に対して合焦位置にあると図３の中央に示すようになり、また、対物レンズが光路屈折用回折格子３から遠すぎると図３の右側に示すようになる。
【００５０】
なお、図３のＬ１１は分割ラインである。この分割ラインＬ１１は、受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４で定義される。より詳しくは、上記分割ラインＬ１１は、受光セグメントＤ２と受光セグメントＤ３との境界線と、受光セグメントＤ３と受光セグメントＤ４との境界線とからなっている。
【００５１】
ここで、上記受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の出力信号をＳ１２〜Ｓ１４の記号で表すと、ＦＥＳはＳ１２＋Ｓ１４−Ｓ１３として得ることができる。
【００５２】
上記構成の半導体レーザ装置によれば、ＦＥＳバランス調整はＳ１２＋Ｓ１４＝Ｓ１３となるように、また、ＭＳＢ調整はＳ１２＝Ｓ１４となるように、光路屈折用回折格子３を回転または移動させる。このとき、上記ＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整は、光スポットＳＰ１，ＳＰ２が分割ラインＬ１１上に位置するように行われる。
【００５３】
その結果、上記光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の奥側に回折されたメインビームと、光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の手前側に回折されたメインビームとが、分割ラインＬ１１上に落射する。
【００５４】
したがって、上記光スポットＳＰ１，ＳＰ２が受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４からはみ出し難くなり、受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４が出力する信号のレベルが小さくなったり、そのレベルのバランスが崩れたりするのを防ぐことができる。
【００５５】
また、上記光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の奥側に回折されたメインビームと、光路屈折用回折格子３により受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の手前側に回折されたメインビームとが、分割ラインＬ１１上に落射させることは、受光セグメントＤ１２〜Ｄ１４の出力信号Ｓ１２〜Ｓ１４をモニタすることにより容易かつ正確に行うことができるので、光路屈折用回折格子３の位置調整を容易かつ正確に行うことができる。
【００５６】
上記第１，２実施形態の半導体レーザ装置は、光メモリ装置に使用される例えば音楽用ＣＤ（コンパクトディスク）やＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用コンパクトディスク）などの光ディスクの情報を読み取りに用いることができる。
【００５７】
上記第１，第２実施形態では、半導体レーザ素子と受光素子とを別体に形成していたが、半導体レーザ素子と受光素子とを一体に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の概略構成図である。
【図２】図２は上記第１実施形態の半導体レーザ装置の受光セグメントに形成される光スポットの状態を説明するための模式図である。
【図３】図３は本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の受光セグメントに形成される光スポットの状態を説明するための模式図である。
【図４】図４は従来の半導体レーザ装置の概略構成図である。
【図５】図５は上記従来の半導体レーザ装置の受光セグメントに形成される光スポットの状態を説明するための模式図である。
【図６Ａ】図６Ａは上記従来の半導体レーザ装置のＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整を説明するための模式図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは上記従来の半導体レーザ装置のＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整を説明するための模式図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは上記従来の半導体レーザ装置のＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整を説明するための模式図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは上記従来の半導体レーザ装置のＦＥＳバランス調整およびＭＳＢ調整を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  レーザダイオード
２  トラッキングビーム生成用回折格子
３  光路屈折用回折格子
２１  内部配線
Ｄ２〜Ｄ４，Ｄ１２〜Ｄ１４  受光セグメント
Ｌ１，Ｌ１１  分割ライン
【図１】
2007213630.tif 000003
【図２】
2007213630.tif 000004
【図３】
2007213630.tif 000005
【図４】
2007213630.tif 000006
【図５】
2007213630.tif 000007
【図６Ａ】
2007213630.tif 000008
【図６Ｂ】
2007213630.tif 000009
【図６Ｃ】
2007213630.tif 000010
【図６Ｄ】
2007213630.tif 000011