JPH0973648A

JPH0973648A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH0973648A
Application number: JP25694995A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Ishihara; 久寛石原
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体基板の加工プロセスを簡素化してコス
トを低減するとともに、光ピックアップ全体の薄型化を
実現できる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】少なくとも一方が開放された凹部と、該
凹部の底面に対して非平行の傾斜面とを半導体基板に形
成して、上記凹部に半導体レーザ素子を固着するととも
に、レーザ光を偏向ミラーで偏向させずに上記開放部か
ら直接出射し、かつ、上記傾斜面に光検出器を形成し
て、光ディスクからの反射光をその光検出器で受光する
ように構成したことを特徴とする。また、半導体基板を
実装するパッケージが最も高さが低く配置された時に、
その側面部からレーザ光の入出射を行うように構成した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
からのコヒーレント光を用いて光ディスクや光磁気ディ
スクなどの情報記録媒体に記憶される情報の記録や読み
出しなどを行うための光ピックアップ用の半導体レーザ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤ（コンパクトディスク）において、
記録情報はディスク面に設けられたトラックに沿って並
んだピット列として蓄積されている。対物レンズにて集
光されたコヒーレント光をこのピット列（情報トラッ
ク）に照射すると、スポット位置がピットのエッジ部分
にかかった場合は、位相差をもった反射光の干渉効果に
より、ピット部以外の平らな場所で反射した場合に比べ
て反射光の光量が減少する。光ピックアップでは、この
ピット列に対応した反射光量の減衰パルスを、光検出器
により電気パルス信号に変換して出力している。

【０００３】ところで、現実の光ディスクにおいて表面
にそりや歪みを全く持たないような理想的な平坦性を求
めることは極めて困難であり、また取り付け誤差などに
よるドライバーの回転軸の傾きなども考慮すると、正確
な情報読みとりのためにはピックアップの対物レンズと
ディスク表面との位置関係を常に適切に保つように制御
しなければならない。すなわち、レーザからの照射光が
ピット列（情報トラック）からそれないためのトラッキ
ング方向の位置制御と、レーザビームの焦点位置を常に
ディスクの情報面に一致させるためのフォーカシング制
御を行う必要がある。

【０００４】このような制御を行なうための現在位置情
報は、トラッキングずれ信号及びフォーカシングずれ信
号の、独立した２系統に対して検出する必要があり、種
々の光学素子を精密配置した光学系を構成しなければな
らなかった。このため光ピックアップは比較的大容量な
光学素子配置空間が必要となり、組立時には各部の煩雑
な調整作業を施す必要もあった。これらは光ピックアッ
プに求められている、高速アクセスのための小型・軽量
化、及びコスト削減のための無調整化という改善要求の
妨げになっていた。

【０００５】このような障害の解決のため、従来よりホ
ログラム素子による光学素子機能の複合化で部品点数を
削減し、光ピックアップ・ヘッドの小型・軽量化を図る
試みが盛んに成されてきた。また、この小型・軽量化を
より効果的にするとともに、調整箇所を削減するため
に、ハイブリッド実装により半導体レーザ素子（ＬＤ；
レーザダイオード）や光検出器（ＰＤ；フォトダイオー
ド）などを一体化するという取り組みも成されてきた。

【０００６】このような半導体レーザと光検出器の、ハ
イブリッド実装一体化の例を図４に示す。シリコン（Ｓ
ｉ）などからなる半導体基板１４上には、ＲＦ情報信
号、エラー信号、及びＬＤパワーモニター信号を検出す
るための光検出器１７，１８が多分割ｐｎ接合によって
形成されている。またこの半導体基板１４の中央部に
は、エッチング加工などにより凹部１４ａが形成され、
この凹部１４ａの底面に半導体レーザ素子（ＬＤ）１５
が配設されている。凹部１４ａを構成する側面のうちの
一面１６は傾斜していて、ＬＤ１５の出射光の偏向ミラ
ーとして活用されている。したがって、ＬＤ１５から半
導体基板１４の表面および凹部１４ａの底面に対して水
平な方向に出射されたレーザ光は、偏向ミラーとしての
傾斜面１６により半導体基板１４表面にほぼ垂直な方向
へと光軸が偏向される訳である。

【０００７】このハイブリッド素子のパッケージ形態
は、図５に模式的に示すようであり、パッケージ１９の
図示上側の入出射面２０に設けられた透明窓を通してレ
ーザ光が出射され、情報記録媒体としての光ディスクか
らの反射光も同様にパッケージの入出射面２０から入射
される。

【０００８】次に、このハイブリッド素子を用いた光ピ
ックアップの、光学系模式図を図６に示す。薄型化を図
った光ピックアップの一般的設計手法に則り、対物レン
ズ２３直下に配置した立ち上げミラー２２に至るまでの
光路を、ピックアップベース面２１と平行にする構成に
なっている。すなわち、ＬＤ１５から出射されたレーザ
光は偏向ミラー１６で偏向され、パッケージ１９の上面
に設けられた透明窓からピックアップベース面２１と平
行に光路を形成する。そして、このレーザ光は立ち上げ
ミラー２２で垂直に偏向された後、対物レンズ２３で集
光されて、回転する光ディスクの情報トラックに照射さ
れる。光ディスクからの反射光は、逆の光路で、対物レ
ンズ２３、立ち上げミラー２２を通った後、回折光を形
成するホログラム素子２５で複数に分割され、半導体基
板１４に設けられた光検出器１７で受光されるようにな
っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ディスク
面の高密度なピット情報を誤り無く読みとるためには、
焦点位置での光スポット品質が重要であり、半導体基板
の傾斜面１６をレーザ光の偏向ミラーとして用いる場合
には、そのミラー面には高い面精度が要求される。ま
た、この偏向ミラーから高反射率を得るためには、反射
膜の形成条件も厳密に管理する必要があった。したがっ
て、このような半導体基板ミラーをレーザ出射光偏向ミ
ラーとする方式は、その基板加工に厳密なプロセス管理
が要求され、コストの低減が困難であった。

【００１０】また、図６のような光ピックアップ光学系
を構築する場合、ＬＤ／ＰＤハイブリッド素子のパッケ
ージ１９は透明窓が設けられた入出射面２０に対して垂
直方向にレーザ光が出射されるので、この入出射面２０
がピックアップベース面２１と直交するよう起こして配
置する必要がある。ところが、こうした場合、図のよう
にパッケージ１９の高さ寸法ｗ１の分だけ高さを要する
ため、パッケージ１９の最も低い高さ寸法ｗ２を活かせ
ずに、ピックアップ装置全体の厚みを増大する要因とも
なっていた。

【００１１】

【問題を解決するための手段】本発明による光ピックア
ップにおける半導体レーザ装置は、レーザ光を情報記録
媒体のトラック上に照射する半導体レーザ素子と、上記
情報記録媒体からの反射光を検知する光検出器と、上記
半導体レーザ素子および上記光検出器を配置した半導体
基板とを備えた半導体レーザ装置において、上記半導体
基板は、底面と側面と少なくとも側面の一部が開放され
た開放部とを有する凹部、および、上記底面に対して非
平行に形成された傾斜面を備え、上記半導体レーザは、
上記半導体基板の凹部の底面に固着されると共に、レー
ザ光を開放部側から出射し、上記光検出器は、上記半導
体基板の傾斜面に形成されていることを特徴とする。ま
た、前記半導体基板はパッケージに実装され、このパッ
ケージが最も低い高さで配置された時に、その側面部か
らレーザ光の出入射を行うことを特徴とする。

【００１２】本発明による光ピックアップにおける半導
体レーザ装置は、レーザ光を偏向せずに出射させ、ディ
スクからの反射光、即ち信号光を半導体基板の傾斜面に
形成した光検出器としてのＰＤで受光する構成であり、
傾斜面を偏向ミラーとして用いないため、従来のように
偏向ミラー面を形成する必要がなく、半導体基板加工の
面精度などのプロセス管理は緩やかで良い。また、ハイ
ブリッド実装されたパッケージが最も低い高さで配置さ
れた時に、その側面部からレーザ光が出入射する構造の
ため、この薄型パッケージをピックアップベース面と平
行方向に組み込めばよく、ピックアップ装置全体の薄型
化を図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる半導体レー
ザ装置の実施の形態について図面を参照しながら詳細に
説明する。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例による光ピックア
ップ用の半導体レーザ装置の要部構造を示す斜視図であ
る。図において符号１はシリコン（Ｓｉ）からなる半導
体基板であり、エッチング処理により所定形状の段差が
形成されている。この段差の中には、数十μｍの深さに
形成された底面１ａと、長手方向が数百μｍの側面１ｂ
₁と、側面の一部が開放された開放部１ｃとを有する凹
部５が含まれている。この段差領域を上面から見た形状
は略凸状となっており、この突出した部分の段差領域の
飛び出し量は半導体レーザ素子２のチップ長を若干上回
る長さに設定されている。また、上記凹部５以外の段差
として、開放部１ｃに連通して半導体基板１の縁部に形
成された傾斜面３があり、この傾斜面３は凹部の底面１
ａに対して非平行に形成されている。なお、底面１ａと
半導体基板１の表面１ｄとは平行となっている。

【００１５】半導体レーザ素子２は凹部５の底面１ａに
配置され、低融点金属で融着されて固着されると共に、
レーザ光が出射される端面２ａの反対側の端面が凹部５
の傾斜した側面１ｂ₂と向かい合うように配置されてい
る。

【００１６】半導体基板の傾斜面３、および凹部５にお
ける傾斜した側面１ｂ₂には、所定の選択領域にｐｎ接
合によって、光検出器としてのＰＤエレメント４，６が
複数配設されている。このうち傾斜面３に形成されたＰ
Ｄエレメント４は、ディスクからの反射光を受光するた
めのもので、レーザ光が出射される端面２ａと光学的に
共役な位置関係となっている。ＰＤエレメント４が半導
体基板の傾斜面３に形成されているため、即ち傾斜面３
が半導体基板１の表面および凹部５の底面１ａと平行で
なく角度を成しているため、半導体レーザ素子２の端面
２ａからの出射光に対して概ね逆方向に戻ってくる反射
信号光は、この傾斜面３に形成されたＰＤエレメント４
に容易に結合される。

【００１７】このＰＤエレメント４の出力から、公知の
スポットサイズ法やナイフエッジ法などの方法でフォー
カスエラー信号が得られ、また公知の３ビーム法やプッ
シュプル法などの方法によりトラッキングエラー信号が
得られると同時に、ＲＦ情報信号を得ることもできる。
ここでエラー信号検出方式の選択に応じて、これらＰＤ
エレメント４の詳細分割パターンを決定することによ
り、種々の検出方法への対応ができる。

【００１８】一方、凹部５の側面１ｂ₂に形成された光
検出器としてのＰＤエレメント６は、半導体レーザ２の
後方端面からの出力を受光するためのものであるが、半
導体レーザ２の端面に近接して対向しているので、小面
積で高い結合効率を得ることができる。ＰＤエレメント
６が小面積、即ちＰＤ素子が低接合容量特性である点を
活かして、このＰＤエレメント６を公知のＳＣＯＯＰ
（ＳｅｌｆＣｏｕｐｌｅｄＯｐｔｉｃａｌＰｉｃ
ｋｕｐ）方式のＲＦ情報信号検出に用いることも可能と
なった。

【００１９】図２は、半導体レーザ２と光検出器４を備
えた本発明にかかる半導体基板１をパッケージ７に実装
した状態を示すな斜視図である。本実施例によれば、半
導体基板１の表面および半導体レーザ素子２が固着され
た凹部５の底面１ａと水平な方向に出射される半導体レ
ーザ素子２からのレーザ光は、偏向ミラーで偏向される
ことなく、直進して、パッケージ７の側面部から出射さ
れる。また、光ディスクで反射した信号光も同様にパッ
ケージ７の側面部から入射する。なお、符号８はパッケ
ージ７に実装した半導体基板１を保護すると共に、レー
ザ光を透過する透明窓である。

【００２０】このようなパッケージ７をピックアップ・
ベース部材１３へ取り付けた状態の光学系模式図を図３
に示す。図３（Ａ）はパッケージ７の入出射面に対して
直交する側面方向から見た図で、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）におけるｘ─ｘ’からパッケージ７側に向かって
見た平面図である。なお、光路を示す矢印は光束の中心
を表している。図３において、パッケージ７から出るレ
ーザ光の光路は、従来例の図６に示した光路と同様の光
路を辿って情報記録媒体としてのディスク１２に照射さ
れ、反射光はやはり同様の光路で戻り、パッケージ７に
至る。

【００２１】このとき、パッケージ７はピックアップ・
ベース部材１３に対して最も高さが低くなるように配置
されていて、その側面部からレーザ光が入出射される。
すなわち、パッケージ７の高さがｗ２となるように配置
され、従来例の図６のようにｗ１を高さ寸法とする必要
がない。したがって、従来構造に比べて光ピックアップ
全体の薄型化を図れることになる。尚、図３において、
符号１３は回折光を形成するホログラム素子で、該ホロ
グラム素子１３には、光ディスクからの反射光を半導体
レーザ２近傍に配設されたＰＤエレメント４に分配・結
合させ、そのＰＤ出力からエラー信号及びＲＦ情報信号
を得るように設計された、ホログラムパターンが形成さ
れている。また、符号１０は立ち上げミラー、符号１１
は対物レンズである。

【００２２】本実施例における半導体基板を形成するに
は、周知のシリコン加工プロセスで対応が可能であり、
半導体レーザ素子からのレーザ光を偏向させる偏向ミラ
ーを形成する必要がないので、エッチング加工時の面精
度管理は従来例より緩やかでよい。また、本実施例に於
いて、半導体基板１上にＰＤで受光した信号の処理を行
う集積回路を形成することも可能であり、その場合光ピ
ックアップの一層の小型・軽量化が図れる。

【００２３】また、本実施例では、レーザ光が発光され
る半導体レーザ素子２の端面２ａと光検出器４を配設し
た受光面との位置を揃え、光学的に共役な位置関係にな
ることを利用したが、本発明はこれに限定されるもので
なく、ＨＯＥなどの光学系の設計仕様により、エッチン
グ面の位置、即ち光検出器としてのＰＤエレメント４の
位置と半導体レーザ素子２の固着位置関係は自由に設定
できるものである。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
半導体レーザ素子から発せられるレーザ光を偏向するミ
ラー面を有しない半導体基板を用いることにより、簡単
な半導体基板加工プロセスで基板の形成が可能となり、
安価な半導体レーザ装置を提供することができる。さら
に、本発明によれば、半導体基板が実装されたパッケー
ジが最も低い高さで配置された時に、その側面部からレ
ーザ光の入出射を行うようにしたので光ピックアップ全
体の薄型化に対して有効な半導体レーザ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる半導体レーザ装置の実施例の要
部を示す斜視図である。

【図２】本発明にかかる半導体レーザ装置の実施例を示
す斜視図である。

【図３】本発明にかかる半導体レーザ装置を用いた光ピ
ックアップの光学系を説明するための模式図であり、
（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。

【図４】従来例の半導体レーザ装置の要部を示す斜視図
である。

【図５】従来例の半導体レーザ装置を示す斜視図であ
る。

【図６】従来例の半導体レーザ装置を用いた光ピックア
ップの光学系を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１半導体基板１ａ凹部の底面１ｂ₁，１ｂ₂ 凹部の側面１ｃ凹部の開放部２半導体レーザ素子（ＬＤ）３傾斜面４，６光検出器（ＰＤ）５凹部７パッケージ１２情報記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ光を情報記録媒体のトラック上に照
射する半導体レーザ素子と、上記情報記録媒体からの反
射光を検知する光検出器と、上記半導体レーザ素子およ
び上記光検出器を配置した半導体基板とを備えた半導体
レーザ装置において、上記半導体基板は、底面と側面と少なくとも側面の一部
が開放された開放部とを有する凹部、および、上記底面
に対して非平行に形成された傾斜面を備え、上記半導体レーザは、上記半導体基板の凹部の底面に固
着されると共に、レーザ光を上記開放部側から出射し、上記光検出器は、上記半導体基板の傾斜面に形成されて
いることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】前記半導体基板はパッケージに実装され、
このパッケージが最も低い高さで配置された時に、その
側面部からレーザ光の出入射を行うことを特徴とする請
求項１に記載の半導体レーザ装置。