JP4590660B2 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の光情報記録媒体の読み取り装置、およびその光ピックアップの光源として用いられる半導体レーザ装置に係り、特にＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とＣＤ−Ｒ（Compact Disc-write once）の互換再生システムに好適な半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に普及している民生用ディスクシステムであるＣＤに対し、近年、より高密度なＤＶＤシステムが提案、商品化され、普及が始まっている。この再生装置であるＤＶＤプレーヤにおいては、装置の重複や使用上の煩雑さを避けるために、ＣＤの互換再生が必須となっている。また、ＣＤプレーヤで再生可能とされているＣＤ−Ｒ（Compact Disc-write once）についても、同様に互換再生機能が求められている。そこで、このような複数種の規格の光ディスクを再生するための技術が種々開発されている。ここでは特に、前記を実現する構成の簡略化やコストダウンが課題となっている。
【０００３】
とりわけ、前述のＣＤ−Ｒにおいては、記録媒体の反射率が大きな波長依存性を持つことから、ＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯とは異なる７８０ｎｍ帯の半導体レーザ（レーザ光源）が必須である。従って、前記２波長の半導体レーザを内蔵したピックアップ光学系が必要となっている。
【０００４】
上記に鑑みて、従来、独立した２つのピックアップを機械的に結合したもの、或いは、受発光集積素子を各波長独立に取付けると共にダイクロイックプリズムで同一光軸に合成し、対物レンズなど一部の光学系を共用したもの（「集積型ＤＶＤ用光ヘッド」：水野ら、National Technical Report Vol.43 No.3 Jun. 1997 pp275〜）などが開発されてきた。しかし、このタイプのものでは、（１）部品点数が増大する（２）小型化が出来ない（３）各光学素子の位置調整が必要となるなどの問題点が有った。
【０００５】
そこで、近年ではさらに、前記２波長の半導体レーザを一体化する試みがなされている。すなわち、前記各波長のレーザ光を発振する２種の半導体レーザを同一パッケージに搭載し、他の部品は独立であるものの光軸は共通化したものである（１９９７秋季応用物理学会予稿４ｐ−ＺＥ−５）。
【０００６】
また、同一パッケージ内に２個の半導体レーザのみならず受光素子も集積化した提案もなされている（特開平１０−２１５７７或いは特願平１０−２９７４０２）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記の２波長の半導体レーザを内蔵したピックアップの中でも、両者を同一パッケージに集積化したものは、他の光学系をすべて共通化できる可能性があることから、ピックアップならびに光ディスク装置の小型化に寄与でき、望ましい。
【０００８】
しかしながら、異なる二つの波長を完全に同一の発光点から出射する半導体レーザは存在しない。従って、２個の半導体レーザを近接・並置することで、両発光点を１００μｍ程度に近接させ、光学設計上理想的な発光点位置からのずれは妥協する形で実用上の性能を確保しようとする試みがなされている（前記 １９９７秋季応用物理学会予稿４ｐ−ＺＥ−５）。
【０００９】
このように、半導体レーザの発光点が理想的位置からずれた場合、大別して以下の２種の問題が生じる。
【００１０】
１．幾何光学（光線追跡）的収差発生の問題
ピックアップ光学系のレンズ設計においては、設計中心において、点光源から出射した光線が、ディスク盤面上で再び１点に収束するよう設計する。実際の配置がこの条件からずれると、収差の発生によって上記光線が厳密には１点に収束しなくなる。そこで、ＤＶＤなどの高密度光ディスクシステムでは、少なくとも光線追跡に於ける収差は殆ど発生しないように設計がなされる。
【００１１】
また光ディスクシステムでは、いわゆるトラッキング動作のため、対物レンズのみが通常おおよそ±０．５ｍｍ程度の可動範囲を持つ。従って、前記光学設計ではレンズの像高特性を最適化することにより、この範囲で収差が所定量以内に収まるようにしなければならない。
【００１２】
前記２つの発光点が一定距離離れているような上記光学系では、対物レンズの可動範囲に加えて、この距離分も考慮した像高特性を満足することが必要である。詳述しないが、これは光学設計により可能である。
【００１３】
２．光強度分布の中心ずれに関する問題
半導体レーザにおいて、発光点から出射する光束は、概略、出射端面に遮蔽されない全ての方向に発散する球面波と見なせる。しかし、その光強度は角度分布を持っており、出射端面の法線を中心として、一般的に半値幅が３０度×１０度程度のガウス分布を示す。
【００１４】
このようなレーザ光の発光点が光学的理想位置からずれると、その光強度分布は最終射出瞳の中心に対して非対称となる。
【００１５】
３．これらをより詳細に説明すると以下の通りである。
【００１６】
図１１は、２個の半導体レーザを近接・並置してなる半導体レーザ装置を含む光学装置の一例を示す。より詳細には、前記光学装置は、相互に近接・並置された第１、第２の半導体レーザ１、２と、この半導体レーザ１、２からのレーザ光を光ディスク９へ収束する対物レンズ５とを備えてなる。
【００１７】
ここに第１，第２の半導体レーザの発光点３、４からの出射光は、各発光点３、４と対物レンズ５の中心６を結ぶ幾何学的中心光線７、８の延長が前記光ディスク９の面と交わる２点１０、１１で収束する。既に述べたように、前記発光点３、４は、例えばｄ＝１００μｍ程度に近接されている。
【００１８】
前述の幾何光学的設計においては、この収束点１０、１１における光線のずれ、すなわち収差を指標としている。すなわち適宜の幾何光学的設計を行うことにより、ある程度の発光点３、４のずれｄに対して収差を実用範囲内に抑える。
【００１９】
図１２（ａ）は、図１１おける前記第２の半導体レーザ２から出射される出射光１２の強度分布中心光線（即ち強度分布中心の軌跡）１４を示す。すでに述べたように、前記第２の半導体レーザ２の出射光１２の強度分布は、第２の半導体レーザ２の出射端面２ａの法線方向に中心を持つ。従って、前記強度分布中心光線１４は、図１２（ａ）に示すように対物レンズ瞳の中心から外れた位置を通り、収束時も図１１の中心光線８とは異なる角度で集光点に至る。
【００２０】
図１２（ｂ）は、対物レンズ瞳５１の位置に対する、前記第１、第２の半導体レーザ１、２からの出射光の強度分布１５、１６を表す。この図から分かるように、幾何光学的中心光線と強度分布中心光線が一致する第１の半導体レーザ１からの出射光の強度分布１５は、対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して左右対称である。これに対して、強度分布中心光線が幾何光学的中心光線と一致しない第２の半導体レーザ２からの出射光１２の強度分布１６は、前記対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して左右が非対称となる。
【００２１】
図１３（ａ）は、図１１又は図１２に示す光学装置において、対物レンズ５を、点線で表される位置（図１１及び１２における位置）から実線で表される位置へ移動し、第２の半導体レーザ２について、幾何光学的中心光線８と強度分布中心光線１４が一致するようにした例である。なお、図において、番号１８は、前記第２の半導体レーザ２からの出射光の収束点を表す。
【００２２】
この場合、図１３（ｂ）に示すように、第２の半導体レーザ２からの出射光の強度分布１６は対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して左右対称になるものの、第１の半導体レーザ１からの出射光の強度分布１５は対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して左右非対称になる。
【００２３】
このように半導体レーザ装置において、出射光の強度分布が対物レンズ瞳の中心に対して左右非対称となると、これを用いる光ピックアップでは、以下のような種々の問題（１）−（４）が生じる。すなわち、
（１）ファーフィールドでディスク・ラジアル方向に光束を２分割し、その差を取る、いわゆるプッシュプル法のトラッキングエラー信号では、左右成分の強度バランスが崩れ、オフセットを生じる。
【００２４】
（２）ファーフィールドでディスク・ラジアル方向及びタンジェンシャル方向に光束を４分割し、その対角成分の和同士で位相比較をする、いわゆるＤＰＤ（Differential Phase Detection）法のトラッキングエラー信号では、この４成分の強度バランスが崩れ、信号品位・精度の劣化を生じる。
【００２５】
（３）例えば記録型光ディスクでは、対物レンズ可動範囲内での往路出射光量変化が大きくなることにより、可動範囲端で記録媒体盤面の集光スポットの総光量が低下、十分な記録パワーが得られず、レンズ移動時に記録された信号の品位低下・エラーレート劣化等を生じる。
【００２６】
（４）対物レンズ可動範囲で受光素子に達する光量変化が大きくなる。すなわち、ＲＦ（読取り）信号やフォーカス・トラッキング信号レベルのレンズ移動に伴う変化が大きくなる。これにより、安定動作可能なレンズ可動範囲が狭まったり、或いは、可動範囲端で検出動作の安定性が劣化する。特に、前記のように光強度中心が瞳中心からずれることで、可動範囲の片側で信号レベル低下が急になるため、前記不具合が生ずる。
【００２７】
なお、前記の如き２波長半導体レーザ搭載システムでは、両半導体レーザを同時に使用しないのが一般である。従って、使用する半導体レーザに対し、レンズの基準位置を移動させることで、強度分布中心ずれの問題を回避できるようにも考えられる。
【００２８】
しかし、実際のピックアップ光学装置では、前記対物レンズ５はアクチュエータに搭載され、駆動電圧０で機械的中立点に位置し、トラッキングサーボ動作に伴って正／負の電圧が印加され、それに応じて中立点の両方向に移動可能になっている。従って、使用する半導体レーザによって基準位置を変える方法では、少なくともいずれか一方で基準位置を保持する直流電圧が常に必要になり、また、可動範囲も均等に取れない、といった問題を生じ、実用上好ましくない。
【００２９】
従って、このような２波長半導体レーザ並置光学系においては、レンズ基準位置の移動に頼らない光強度分布の補正が望まれる。
【００３０】
すなわち本発明の目的は、異なる２波長の半導体レーザの発光点間隔が一定量存在する配置においても、両者の強度分布中心を事実上ほぼ一致させることが出来る光ピックアップ装置を提供することである。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本願発明の光ピックアップ装置は、第１の発振波長を有する第１のレーザ光を第１の発光点から出射する第１の半導体レーザ及び前記第１の半導体レーザの近傍に配置され前記第１の発振波長とは異なる第２の発振波長を有する第２のレーザ光を第２の発光点から出射する第２の半導体レーザを有する半導体レーザ装置と、前記第１の発光点から出射された第１のレーザ光及び前記第２の発光点から出射された第２のレーザ光をそれぞれ平行光にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズを通過した前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光をそれぞれ集光する対物レンズとを備え、前記コリメートレンズを通過した前記第２のレーザ光の光軸が、前記対物レンズのレンズ中心を通過すると共に前記第２の発光点と前記コリメートレンズのレンズ中心とを結ぶ線に対して平行な位置関係にあり、かつ、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸と前記第１の発光点から出射された前記第１のレーザ光の光軸とが前記各発光点から離れるに従って離れていくように、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸が、前記対物レンズの光軸に対して所定角度傾いていることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本願発明の光ピックアップ装置は、前記第２の半導体レーザは、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸が前記対物レンズの光軸に対して前記所定角度傾くように前記半導体レーザ装置に固定されていることを特徴とするものである。
【００３３】
さらに、本願発明の光ピックアップ装置は、前記第２の半導体レーザは、レーザ共振器構造をなすストライプ部を有し、前記ストライプ部は、前記ストライプ部が延在する方向が前記対物レンズの光軸に対して前記所定角度傾斜する方向に傾いて形成されていることを特徴とするものである。
さらに、本願発明の光ピックアップ装置は、前記第１及び第２の半導体レーザは、互いに対向する対向面をそれぞれ有し、前記第１の半導体レーザの対向面と前記第２の半導体レーザの対向面とは、互いに平行であることを特徴とするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、図１−図９を参照して本願発明の実施の形態を説明する。なお図面を通して類似の要素には、類似の図面番号を使用する。
【００３５】
図１、図２は、本願発明の第１の実施形態を示す。図１に示すように、この第１実施形態の半導体レーザ装置は、相互に近接・並置された第１、第２の半導体レーザ１、２を備えてなる。そして、この半導体レーザ装置を含む光ピックアップは、前記半導体レーザ１、２からの出射光を光ディスク（光情報記録媒体）９へ収束せしめる対物レンズ５を備える。尚、前記第１、第２の半導体レーザ１、２は、それぞれ相互に異なる第１、第２の波長（例えば、６５０ｎｍ及び７８０ｎｍ）を有する第１、第２のレーザ光を出射する。
【００３６】
前記第１の半導体レーザ１の発光点３（第１の発光点）から前記対物レンズ５の中心６を通る中心光線は、前記対物レンズ５の光軸Ｌ上に位置しており、且つ、その出射端面１ａもこの光軸Ｌに垂直である。
【００３７】
一方、前記第２の半導体レーザ２は、前記第１の半導体レーザ１から（図に於いて左へ）ある距離だけ離れた位置に配置されている。また、その出射端面２ａは前記光軸Ｌに対して直交する平面５３に対して角度２０ｂだけ傾斜するように配置されている。この傾斜角２０ｂは、第２の半導体レーザ２の発光点４（第２の発光点）と対物レンズ中心６を結ぶ幾何学的中心光線８が前記対物レンズ５の光軸Ｌとなす角２０ａと等しくなるように設定される。これにより、前記発光点４から対物レンズ中心６へ入射する前記幾何学的中心光線８は、出射端面２ａの法線に一致する。
【００３８】
なお、前記第１、第２の半導体レーザ１、２の間の距離は、すでに述べたように例えば、第１、第２の半導体レーザ１、２の発光点３、４の間隔が１００μｍ程度となるものである。
【００３９】
図２（ａ）は、図１の配置において、前記第２の半導体レーザ２から出射される出射光の強度分布中心光線１４を示す。図２（ａ）に示すように、前記配置に於いては、前記強度分布中心光線１４は、対物レンズ中心６を通る幾何学的中心光線８に一致する。
【００４０】
従って、図２（ｂ）に示すように、前記配置においては、第２の半導体レーザ２の強度分布１６は、対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して対称となる。なお、前記配置において、第１の半導体レーザ１の強度分布１５が、対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して対称となるのは勿論である（これは、図１１の場合と同様である）。従って、この場合、図示の通り、第２の半導体レーザ２の強度分布１６の中心位置は、第１の半導体レーザ１の強度分布１５の中心位置と一致する。
【００４１】
このように、この第１実施形態では、部品の配置（向き）を調整することによって、２つの異なる半導体レーザ１、２を（所定距離離間した状態で）近接・並置した場合でも、両半導体レーザ１、２からの出射光の光強度分布を対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して対称にすることができ、且つ、その中心位置を相互に一致させることが可能である。
【００４２】
ところで、前記傾斜角２０ｂの最適値は、より詳細には、適用するシステムや制御しようとする特性の選択に応じて決定される。これを説明すると、以下の通りである。
【００４３】
１．「プッシュプル法のトラッキングエラー検出信号のオフセット発生」或いは「ＤＰＤ法のトラッキングエラー検出信号の品位・精度の劣化」を解決する場合（［発明が解決しようとする課題］の項で述べた問題（１）（２）参照）
この場合、対物レンズ瞳５１内での光強度分布が、当該瞳中心５１ａに対して略対称となるように傾斜角２０ｂを決定する。
【００４４】
即ち、この場合、前記第１の半導体レーザ１の出射光による光強度分布１５と、前記第２の半導体レーザ２の出射光による光強度分布１６とが、ともに前記対物レンズ瞳５１の中心５１ａに対して、略対称となるように、前記第１，第２の半導体レーザ１、２の出射方向の少なくとも一方を、光軸Ｌに対し、所定角度傾斜させる。
【００４５】
２．「記録型光ディスクでの対物レンズ移動時に記録された信号の品位低下・エラーレートの劣化」を解決する場合（［発明が解決しようとする課題］の項で述べた問題（３）参照）
この場合、前記瞳内での分布は問題でなく、むしろ瞳通過後の総光量（強度分布の積分値）、および、その対物レンズ移動に対する当該総光量の変化が重要である。従って、対物レンズ移動に対する許容度確保の見地からは、対物レンズ５の可動範囲中心における射出光量が最大となるように決定する。
【００４６】
即ち、この場合、最終射出瞳５１の可動範囲中心において、前記第１の半導体レーザ１による最終射出瞳出射光量と、前記第２の半導体レーザ２による最終射出瞳出射光量とが、ともに略最大となるように、前記第１，第２の半導体レーザ１、２の出射方向の少なくとも一方の（光軸Ｌに対する）傾斜角を決定する。
【００４７】
３．「対物レンズ可動範囲での受光素子に達する光量変化による、ＲＦ（読取り）信号やフォーカス・トラッキング信号の（レンズ移動に伴なう）レベル低下」を解決する場合（［発明が解決しようとする課題］の項で述べた問題（４）参照）
この場合、上記２の場合と同様に総光量の変化が問題であるが、記録媒体への「往路」の光量ではなく、媒体による反射光が受光素子に至る時点、すなわち「往復」の光路を経た最終段階での光量変化が問題になる。
【００４８】
前記実施形態のように、対物レンズ５に入射する中心光線が傾斜している場合では、対物レンズ出射時と（媒体での反射後の）再入射時の光束位置には「ずれ」が生じ、復路のみの「ケラレ」が生じる。従って、強度分布中心の傾斜最適値も前者とは異なる場合がある。
【００４９】
従って、この場合、前記対物レンズ５の可動範囲中心において、前記第１の半導体レーザ１による光ディスク（光情報記録媒体）９からの反射光を光検出器が受光する光量と、前記第２の半導体レーザ２による前記光ディスク９からの反射光を前記光検出器が受光する光量とが、ともに略最大となるように、前記第１，第２の半導体レーザの出射方向の少なくとも一方の（光軸Ｌに対する）傾斜角を決定する。
【００５０】
図３、図４は、本発明の第２の実施形態を示す。図３に示すように、この実施形態においては、対物レンズ５の位置が、第１の半導体レーザ１の発光点３に対する最適位置（図３において点線で示す位置）から左へずらされ、発光点３、４間のほぼ中央位置（図３に於いて実線で示す位置）に配置されている。
【００５１】
また、図４に示すように、前記第１、第２の半導体レーザ１、２は、発光点３、４を通る各出射端面１ａ，２ａの法線が対物レンズ中心６を通るように傾斜されている。より詳細には、第１，第２の半導体レーザ１、２の発光点３、４と対物レンズ中心６を結ぶ幾何学的中心光線７、８が、対物レンズ中心６を垂直に通る光軸Ｌと成す角を２１ａ，２２ａとし、各出射端面１ａ，２ａが前記光軸Ｌと直交する平面５３と成す角を２１ｂ、２２ｂとするとき、角２１ｂ、２２ｂが角２１ａ、２２ｂと等しくなるように、前記第１、第２の半導体レーザ１、２を傾斜させる。
【００５２】
図４（ｂ）に示すように、この場合にも、第１、第２の半導体レーザ１、２からの出射光の強度分布１５、１６は、対物レンズ瞳中心５１ａに対して左右対称となり、且つ、各々の強度分布の中心位置も相互に一致する。
【００５３】
第１の実施形態では、前述の幾何光学的収差を、第２の半導体レーザに対して大きく与える構成としていたのに対し、この第２の実施形態では両者に割り振る配置としている。このように、それぞれの半導体レーザが受け持つシステム（例えばＤＶＤとＣＤなど）の収差に対する許容度等によって、各々の発光点と対物レンズの位置関係は、自由に配置可能である。一方を最適位置に置いた配置でも良いし、各々の許容度を勘案して適当な比率で「ずれ量」を分配しても良い。
【００５４】
次に、本発明をいわゆる無限系の光学系に適用した例を説明する。
【００５５】
この前提として、まず、従来技術に於ける無限系の光学系の問題点を説明する。
【００５６】
図５、図６は、前記従来技術に於ける無限系の光学系の一例を示す。
【００５７】
一般に、ＤＶＤなど、高密度で高い集積精度を必要とする光ピックアップでは、レーザ出射光をコリメートレンズで一旦平行光束とした後、この一部分を対物レンズで集光する無限系の光学系を採用する場合が多い。この方式では、トラッキング動作に伴なう前述のアクチュエータでの対物レンズ移動の際も、対物レンズに入射する光束は常に傾きの変化しない平行光束であるため、（レンズ移動時の）幾何光学的収差が増加しないという利点がある。
【００５８】
図５は、前記従来技術に於ける無限系光学系の光ピックアップの一例を示す。
図５に示すように、この光ピックアップは、第１の半導体レーザ１と、第２の半導体レーザ２と、コリメータレンズ２６と、対物レンズ５とから概略構成される。なお番号９は光ディスクを示す。
【００５９】
図５に示すように、この例では、前記コリメータレンズ２６及び対物レンズ５は、第１の半導体レーザ１を基準に配置されている。すなわち、第１の半導体レーザ１の発光点３は、コリメートレンズ２６の中心２６ａ及び対物レンズ５の中心６を通る光軸Ｌ上に配置されている。従って、前記発光点３からの中心光線７もこの光軸Ｌ上を通過する。
【００６０】
これに対して、第２の半導体レーザ２の発光点４は前記光軸Ｌから（図に於いて左側へ）ずれた位置に配置される。従って、この第２の半導体レーザ２からの出射光は、その発光点４とコリメートレンズ２６の中心２６ａを結ぶ直線の傾きに従い、図示の如くやや傾斜した平行光束としてコリーメータレンズ２６から対物レンズ５へ入射される。また、対物レンズ５を基準とした幾何学的中心光線８は、前記傾きを有し、かつ対物レンズ中心６を通る直線８として規定され、この直線の延長線上に集光点１１を結ぶ。
【００６１】
図６は、この例における第１、第２の半導体レーザ１、２からの出射光の強度分布の挙動を示す。
【００６２】
図６（ａ）は、特に前記第２の半導体レーザ２から出射されるレーザ光の強度分布中心光線１４を示す（なお、１３は、前記第１半導体レーザ１から出射されるレーザ光の強度分布中心光線を示す）。すでに説明したようにこの強度分布中心光線１４は、前記第２の半導体レーザ２の出射端面２ａの法線と一致する。従って、前記第２の半導体レーザ出射端面２ａの法線となる強度分布中心光線１４は、コリメータレンズ中心２６ａから（発光点間隔と等しい）一定距離離れた点２６ｂでコリメートレンズ２６に入射する。その後、前記強度分布中心光線１４は前記平行光束の傾きに倣って対物レンズ５に入射し、やはり対物レンズ５の中心６からも離れた点５ｂを通過して集光点１１に至る。
【００６３】
図６（ｂ）は、対物レンズ瞳５１に対する、前記第１の半導体レーザ１からの出射光強度分布１５及び第２の半導体レーザ２からの出射光の強度分布１６を示す。図６（ｂ）に示すように、第２の半導体レーザ２からの出射光の強度分布１６は、前記対物レンズ中心６からのずれにより、対物レンズ瞳５１の範囲に於いてその中心５１ａに対して左右非対称となる。なお、前記第１の半導体レーザ１からの出射光の強度分布１５は、対物レンズ瞳５１の範囲に於いてその中心５１ａに対して左右対称となる。
【００６４】
なお、図５では、コリメートレンズ２６端を通過した光線が対物レンズ５端より内側を通過する配置となっているため、対物レンズ瞳５１の一部に光が入射しない、いわゆる「ケラレ」を生ずる構成となっている。しかし、詳述しないが、これを避ける設計は可能である。
【００６５】
このような無限系での幾何学的中心光線８及び強度分布中心光線１４の挙動を、図１１、１２の有限系の場合と比較すると、有限系の場合も無限系の場合も、第２の半導体レーザ２を図面に於いて左へずらした場合に、光ディスク９上での収束点１１が図面に於いて右にずれる点は同じである。しかし、強度分布中心光線１４は、有限系では、対物レンズ中心６に対して図面に於いて左方向へずれた点を通過する（図１２）のに対して、無限系でコリメータレンズと対物レンズとの距離がコリメータレンズの焦点距離以上の場合は、当該中心６に対して図面に於いて右方向へずれた点を通過する（図６）。従って、補正すべき光強度分布ずれが対物レンズ瞳５１に対して逆方向に発生しうることがわかる。
【００６６】
このような無限系へ本発明を適用するためには、以下のようにすれば良い。すなわち、例えば図５に示す構成に於いて、対物レンズ中心６を通過する前記幾何学的中心光線８を逆にたどり、当該中心光線８がコリメートレンズ２６を通過した点２７を、前記半導体レーザ２からの出射光の強度分布中心光線が通過するようにする第２の半導体レーザ２の向きを決定する。
【００６７】
図７（ａ）（ｂ）は、本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、本発明を前記無限系へ適用した一例である。なお図７（ｂ）は、図７（ａ）に於いて番号５５で示された部分の拡大図である。
【００６８】
図７（ａ）に示すように、この第３実施形態の第１の半導体レーザ１、コリメータレンズ２６、対物レンズ５の構成は図６に示すものと実質的に同一である。
また、第２の半導体レーザ２も前記第１の半導体レーザ１に対して左側に近接・並置されている。ただし、前記第２の半導体レーザ２のレーザ出射端面２ａは、前記光軸Ｌに直交する面５３に対して傾斜角２３ｂだけ外側へ傾斜されている。ここに前記傾斜角２３ｂは、前記発光点４とコリメータレンズ２６との間の幾何学的中心光線８が、前記光軸Ｌと成す角２３ａと等しくなるように決定される。より詳細には、前記幾何学的中心光線８は、前記発光点４とコリメータレンズ中心２６ａとを結ぶ直線に平行で且つ前記対物レンズ５の中心６を通る光線として決定され、図７（ａ）において前記コリメートレンズ２６上の点２７を通過する。従って、前記幾何学的中心光線８は、前記発光点４とコリメータレンズ２６の間では、前記発光点４と前記点２７とを結ぶ直線と重なる。よって、前記発光点４と前記点２７とを結ぶ直線が前記レンズ光軸Ｌと成す角を２３ａとするとき、前記傾斜角２３ｂは、この角２３ａと等しくなるように決定される。
【００６９】
これにより、前記第２の半導体レーザ２からの強度分布中心光線１４と幾何学的中心光線８の位置は相互に一致する。従って、また、前記第１、第２の半導体レーザ１、２からのレーザ光強度分布は、前述の第１、第２実施形態と同様、前記対物レンズ瞳の中心に対して左右対称となり、且つ相互に一致する。
【００７０】
図８（ａ）（ｂ）は、この発明の第４の実施形態を示す。
【００７１】
前記第３実施形態の場合、図７（ｂ）に示すように、第１及び第２の半導体レーザ１、２は、発光点３、４が相互に離れる方向へ傾く。従って、２つの半導体レーザ１、２間のクリアランスｃが（同一発光点間隔でも通常の配置より）減少することになり、組立て許容精度の点で不利になるおそれがある。この第４の実施形態は、前記第３実施形態の問題（すなわち２つの半導体レーザ１、２間のクリアランスｃが減少する問題）を解決するものである。ここに、図８（ｂ）は、図８（ａ）に於いて番号５７で示す部分の拡大図である。
【００７２】
この第４の実施形態において、第１の半導体レーザ１、コリメータレンズ２６、対物レンズ５の構成は、第３の実施形態の第１の半導体レーザ・コリメータレンズ・対物レンズの構成と実質的に同一である。また、第２の半導体レーザ２も前記第１の半導体レーザ１に対して（図に於いて）左側に近接・並置されている。ただし、この第４実施形態では、出射端面２ａを含む第２の半導体レーザ２の外形を傾斜させるかわりに、半導体レーザの導波路ストライプ２８のみを出射端面２ａの法線に対して所定角度２４ｂだけ傾斜させている。そして前記第２の半導体レーザ２のレーザ出射端面２ａは、前記光軸Ｌに直交する面５３と平行にされている。前記傾斜角度２４ｂは、前記第３実施形態と同様に、第２の半導体レーザ２からの出射光の強度分布中心光線１４が前記コリメータレンズ上の点２７を通るように決定される。
【００７３】
前記傾斜角度２４ｂは、具体的には、以下のようにして決定される。
【００７４】
前記第３の実施形態と同様に、前記発光点４から点２７へ至る幾何学的中心光線８が光軸Ｌと成す角を２４ａとする。
【００７５】
ところで、通常、第１及び第２の半導体レーザ１、２の両端面は、レーザ共振器の両反射面をなすため導波路ストライプに垂直になっている。ここで前記半導体レーザ１、２の端面とストライプ２８との成す角が直角から微小角だけずれると、出射強度中心はそれより大きい角度でずれる。すなわち、前記空気中の出射角度のずれをθ１、ストライプの傾斜角をθ２、空気の屈折率をｎ（＝１）、半導体レーザの導波路実効屈折率をＮ（＝３〜４程度）とすると、スネルの法則より
ｎ sin θ１＝Ｎ sin θ２ …… （１）
の関係が成り立つ。
【００７６】
従って、前記ストライプ傾斜角２４ｂは、幾何学的に得られた前記幾何学的中心光線８の傾斜角２４ａを上式（１）のθ１に代入してθ２を計算することにより求められる。これにより強度分布中心光線１４は、前記幾何学的中心光線８と一致する。
【００７７】
かかる半導体レーザは、以下のような方法で製造することができる。すなわち、レーザ端面は結晶方位に従って劈開で形成するのが一般的であるから、例えば、オリエンテーションフラットによって示された結晶方位に対し、上記の計算で求めた傾斜角だけ、ストライプ構造を傾斜させたマスクを用い、結晶成長・パターニング等のプロセスを経てレーザ構造を形成する。
【００７８】
なお、このストライプ傾斜角２４ｂが大きくなると、端面で反射し逆方向導波光として再結合する際の損失が発生し、レーザ動作上の性能劣化が懸念される。しかし、式（１）から明らかなように、ストライプ傾斜角２４ｂは実際の強度分布中心光線のずれ角２４ａの数分の１で済む。従って、光学設計全体の最適化で実用的な解を得ることが出来る。
【００７９】
図９（ａ）（ｂ）は、本発明の第５の実施形態を示す。この第５の実施形態は、前記第４の実施形態のようなストライプ傾斜を用いないで、第１及び第２の半導体レーザ１、２間のクリアランスｃを確保するものである。なお図９（ｂ）は、図９（ａ）に於いて番号５９で示す部分の拡大図である。
【００８０】
この第５実施形態の構成は第３実施形態の構成と概略同一である。すなわち、この実施形態では強度分布中心光線１４の最適方向とストライプ２８の方向とを一致させ、出射端面２ａはこれらと垂直になっている。従って、光学的には第３の実施形態と等価である。より詳細には、前記第２の半導体レーザ２のストライプ２８の方向は出射端面２ａと垂直に形成され、この出射端面２ａは、光軸Ｌに直交する平面５３に対して角度２５ｂだけ傾斜されている。そして、この傾斜角度２５ｂは、前記発光点４から前記コリメータレンズ上の点２７へ進む前記幾何学的中心光線８が前記光軸Ｌと成す角２５ａと等しくなるように決定される。
【００８１】
ただし、この第５実施態様では、第１及び第２の半導体レーザ１、２間のクリアランスｃを確保するために、第２の半導体レーザ２の前後発光点を含まない側面２ｓ１を、もう一方の半導体レーザの側面２ｓ２と略平行になるようにチップ形状を決定している。この場合、前記強度分布中心の傾き角を２５ａとすると、この外形は（（９０度）±（角２５ａ））の角度で交わる４辺を持つ平行四辺形となる。
【００８２】
この第１及び第２の半導体レーザ１、２を製造するには、通常の半導体レーザ作製工程を経て、前後の出射端面を劈開で形成し、多数のチップが横に連結されたバーを作製したのち、この端面に対し所定角度傾斜した方向にダイシングを行ない、チップ化すればよい。この他、ダイシングによらず、エッチングなどでチップ化してもよい。また、適当な結晶方位の存在する材料であれば、ウエハの切出し角を選定した上で劈開する方法としてもよい。
【００８３】
この第５の実施形態によれば、第４の実施形態のようにレーザ特性劣化の心配がなく、かつ第３の実施形態のように半導体レーザ間のクリアランスが減少することもない。
【００８４】
なおすでに述べたように、第１、第２実施態様のような有限系の場合には、レーザ強度中心光線１４の傾斜は、いわば内側向きとなり（図１―図４参照）、半導体レーザの前方発光点３、４同士が近づく形になるため、実施態様３―５（或いは請求項５、６）のような方法は事実上不要であり、前述の如き半導体レーザの傾斜のみで対応可能である（請求項４参照）。
【００８５】
なお、上記実施形態において、光学装置の最終射出瞳は、対物レンズ５の射出瞳５１であるとした。しかし、光学装置の最終射出瞳は、これに限られるものではなく、当該光学装置に於いて使用されるミラー、ピンホール、鏡筒等も最終射出瞳となり得る。
【００８６】
また、前記実施形態において、前記半導体レーザ１、２の傾斜角２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、２５ｂは、幾何学的中心光線８（コリメータレンズを含む場合は、コリメータレンズと発光点の間の幾何学的中心光線８）が光軸Ｌと成す角２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ、２５ａと等しくなるように設定される、としたが、これは必ずしも厳密に等しくなる必要は無く、本発明の目的を実用上達成できる範囲でほぼ等しければ良い。又、同様に、第４の実施形態のストライプ傾斜角２４ｂは、式（１）で定まる値に厳密に等しい必要はなく、ほぼ等しければ良い。
【００８７】
また、特に図示しないが、これら半導体レーザ１、２の搭載においては、一方の半導体レーザを先に搭載し、その位置・姿勢を画像処理等で認識し、それを基準に所定角度傾斜させてもう一方の半導体レーザを搭載するようにしてもよい。
【００８８】
また、両半導体レーザを搭載する面、例えばサブマウントの半導体レーザ搭載用パターンを予め傾斜させて作製し、これを基準に搭載してもよい。さらにはこのパターン上に融着材の表面張力等を利用して自動的に位置決めする、いわゆるセルフアライメント方式を利用して搭載することもできる。
【００８９】
以上の第１―第５実施形態によれば、２つの半導体レーザの発光点の間に間隔が有っても、これに起因する検出特性の劣化を回避し、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換再生、または記録を良好に実現することができる。
【００９０】
図１０は、前記実施形態を光ピックアップに搭載した構成をしめす。
【００９１】
第１，第２の半導体レーザ１，２は、サブマウント１０１上の同一平面に、前記実施形態に基づいて傾斜させて近接位置でマウントされており、発光点間隔は１００μｍ程度になされている。このサブマウント１０１は、さらに受光素子基板１０２にダイマウントされる。この受光素子基板１０２には、ミラー１０３もレーザに対向して接着されている。第１及び第２の半導体レーザ１、２の出射光は、ともにこのミラー１０３の４５°反射面で上方に光路変換され、垂直上方に出射する。これらは共に対物レンズ５に
向かうが、対物レンズ中心６の位置に対し、ここを通る幾何学的中心光線７，８は、前記半導体レーザ１、２傾斜搭載の作用によって、強度分布中心光線と一致している。従って、対物レンズ５の瞳範囲では、両者とも強度分布中心が対物レンズ中心６と一致し、対称な強度分布となっている。これらの光束は光ディスク９の情報記録面で、僅かに離れた集光点１０，１１にスポットを結ぶ。ここで、スポットにおける総光量（光パワー）は、前記半導体レーザ１、２の傾斜搭載の作用によって、２個の半導体レーザ１、２の両方に対し、対物レンズ５の可動範囲中心で最大となり、可動範囲に渡って所定値以上の光量が確保できるようになされている。
【００９２】
この後、これらの光束は光ディスク９により反射されて逆の経路で対物レンズ５に再入射した後、第１のレーザ光はホログラム素子１０４の上面に形成されたホログラム１０５で回折され、ビーム分岐とレンズ作用を受け、受光領域１０９に入射する。同様に、第２のレーザ光はホログラム素子１０４の下面に形成されたホログラム１０６で回折され、ビーム分岐とレンズ作用を受け、受光領域１０９に入射する。ここで、ホログラム１０５，１０６や受光領域１０９を適切に設計、領域分割することで、ピックアップ動作に必要なフォーカス、トラッキングの各エラー信号を得ることが可能であるが、ここでは詳細は割愛する。ただし、前記半導体レーザ傾斜搭載の作用によって対物レンズ瞳内、ひいては回折光束内の光強度分布が対称になされているため、単純な均等領域分割でエラー信号を得ようとした設計においても、各信号の強度バランスが保たれ、良好な信号検出が可能である。また、対物レンズの変位に対しても、可動範囲端で信号強度低下が（両方向で）均等かつ最小に抑えられている。
【００９３】
なお、図中では各部品は（説明のため）実際とは異なり、離れた位置に描いてあるが、例えば受光素子基板１０２はさらにパッケージ１１０に接着、電気的配線をされたのち、ホログラム素子１０４を上部に接着して気密封止をし一体の受発光デバイスとして構成していてもよいし、当然別々の部品としてもよい。これらは、図示しないアクチュエータに搭載された対物レンズ５とともに、ピックアップ筐体１１１に組み込まれ、一個の光ピックアップを構成している。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、異なる２波長の半導体レーザの発光点間隔が一定量存在する配置においても、当該各半導体レーザから出射される２波長のレーザ光の、対物レンズ瞳における強度分布中心を事実上ほぼ一致させることができる。従ってまた、前記ずれに起因する特性劣化を回避し、ＤＶＤとＣＤ−Ｒの互換再生、または記録を良好に実現でき、さらに記録再生装置を従来比で大幅に小型化・簡易化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す。
【図２】本発明の第１の実施形態に於ける第１及び第２の半導体レーザからの出射光の光強度分布を示す。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す。
【図４】本発明の第２の実施形態に於ける第１及び第２の半導体レーザからの出射光の光強度分布を示す。
【図５】無限系光学系の光ピックアップの従来例を示す。
【図６】図５に於ける光強度分布の状態を示す。
【図７】本発明の第３の実施形態を示す。
【図８】本発明の第４の実施形態を示す。
【図９】本発明の第５の実施形態を示す。
【図１０】前記第１乃至第５の実施形態の内のいずれかを光ピックアップに搭載した構成をしめす。
【図１１】従来の半導体レーザ装置の一例を示す。
【図１２】図１１の半導体レーザ装置における第１及び第２の半導体レーザからの出射光の強度分布を示す。
【図１３】図１１に示す半導体レーザ装置において、対物レンズが、第２の半導体レーザから出射される出射光に対して最適となるように移動された場合の第１及び第２の半導体レーザからの出射光の強度分布を示す。
【符号の説明】
１：第１半導体レーザ
２：第２半導体レーザ
３：発光点
４：発光点
５：対物レンズ
９：光ディスク
１５、１６：光強度分布
２６：コリメータレンズ
２８：導波路ストライプ
５１：対物レンズ瞳
５１ａ：対物レンズ瞳の中心

Claims (4)

1. 第１の発振波長を有する第１のレーザ光を第１の発光点から出射する第１の半導体レーザ、及び、前記第１の半導体レーザの近傍に配置され、前記第１の発振波長とは異なる第２の発振波長を有する第２のレーザ光を第２の発光点から出射する第２の半導体レーザを有する半導体レーザ装置と、
   前記第１の発光点から出射された第１のレーザ光及び前記第２の発光点から出射された第２のレーザ光をそれぞれ平行光にするコリメートレンズと、
   前記コリメートレンズを通過した前記第１のレーザ光及び前記第２のレーザ光をそれぞれ集光する対物レンズと、
   を備え、
   前記コリメートレンズを通過した前記第２のレーザ光の光軸が、前記対物レンズのレンズ中心を通過すると共に前記第２の発光点と前記コリメートレンズのレンズ中心とを結ぶ線に対して平行な位置関係にあり、かつ、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸と前記第１の発光点から出射された前記第１のレーザ光の光軸とが前記各発光点から離れるに従って離れていくように、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸が、前記対物レンズの光軸に対して所定角度傾いている
   ことを特徴とする光ピックアップ装置。
2. 前記第２の半導体レーザは、前記第２の発光点から出射された前記第２のレーザ光の光軸が前記対物レンズの光軸に対して前記所定角度傾くように前記半導体レーザ装置に固定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
3. 前記第２の半導体レーザは、レーザ共振器構造をなすストライプ部を有し、
   前記ストライプ部は、前記ストライプ部が延在する方向が前記対物レンズの光軸に対して前記所定角度傾斜する方向に傾いて形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
4. 前記第１及び第２の半導体レーザは、互いに対向する対向面をそれぞれ有し、
   前記第１の半導体レーザの対向面と前記第２の半導体レーザの対向面とは、互いに平行である
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載の光ピックアップ装置。

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