JP2543674B2 - 光ピツクアツプ - Google Patents

光ピツクアツプ

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JP2543674B2
JP2543674B2 JP59130678A JP13067884A JP2543674B2 JP 2543674 B2 JP2543674 B2 JP 2543674B2 JP 59130678 A JP59130678 A JP 59130678A JP 13067884 A JP13067884 A JP 13067884A JP 2543674 B2 JP2543674 B2 JP 2543674B2
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慶喜 三橋
潤一 島田
茂 木暮
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    • GPHYSICS
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    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は光ピツクアツプに関する。
〔従来技術〕
近年、レーザ光により非接触で再生のできるデイジタ
ル・オーデイオ・デイスク(DAD),ビデオ・デイスク
(VD)が実用化された。これらは、特に、 なる特長を有し、民生用、産業用として徐々に浸透しつ
つある。
これらのデイスクに記録された信号を読み出すために
光ピツクアツプが使われる。種々のタイプの光ピツクア
ツプが実用化されているが、その一例を第1図に示す。
フオーカシングが非点収差法、トラツキングが3ビーム
法であるが、半導体レーザ1の出力光を回析格子2によ
り3本のビームに分割する(0次、±1次回折光を利用
する)。これをコリメートレンズ3により平行光とし、
偏光ビームスプリツタ4、4分の1波長板5を通して、
対物レンズ6により光デイスク7の裏側に集光する。光
デイスク7からの反射光を再度4分の1波長板5に通す
と、偏光面が90°回転した直線偏光となり、偏光ビーム
スプリツタで反射され、シリンドリカルレンズ8を経
て、6分割PINフオートダイオード9へ入射する。0次
光によりフオーカシングと信号が読み出され、±1次光
によりトラツキングが行われる。
この従来例の欠点を挙げると、 ということになる。これまでに実用化されている光ピツ
クアツプの部品数は、第1図の例と同等であるため、そ
の欠点については同じである。
小型、軽量、低コストで、組立ての容易な光プロセス
として、従来より、SCOOP(Self Coupled Optical Pick
up)と呼ばれるのが提案され、試作されている。SCOOP
の基本的な概念は、特公昭57−58735に詳しく述べられ
ているので、ここでは簡単に説明する。第2図にSCOOP
の最も基本的な2つの構成を示す。(a)、(b)とも
半導体レーザ10の前方出力光をモリメートレンズ11によ
り平行光とし、対物レンズ12によりデイスク13の裏側へ
集光する。反射光は同一経過を逆に進んで、半導体レー
ザの発光部に戻る。光が戻ると半導体レーザの出力光が
変化し、同時に端子間電圧が変化する。出力変化を利用
したのが(a)の構成で、光検出器14で後方出力光を受
けて、端子15から信号が得られる。端子間電圧変化を利
用したのが(b)の構成で、端子16から信号が得られ
る。尚、コリメートレンズ11、対物レンズ12を1枚の有
限系レンズで兼ねることもできる。
さて、このSCOOPにおいては、半導体レーザ発光面か
らデイスク上での集光スポツトまでの光路長が約30mm前
後と短かく、戻る光量も多いため、レーザ出力光に大き
な干渉性雑音が発生しやすい傾向があつた。このため、
SCOOPの実用化が遅れている。
〔目的〕
本発明の目的は以上述べた問題点を解消しようとする
ものであり、小型、軽量、低コストで、組立ての容易な
光ピツクアツプを実現することにある。
〔概要〕
本発明の光ピツクアツプは、二つの端面(一方を第一
の端面、他方を第二の端面とする)を有する半導体レー
ザと、前記第一の端面から発生するレーザ光を光メモリ
媒体上に集光し前記光メモリ媒体で反射したレーザ光が
前記第一の端面に戻る光学系とを有する光ピックアップ
において、 前記第二の端面から発生するレーザ光を検出する光検
出手段または前記半導体レーザの端子電圧変化検出手段
を有し、 前記半導体レーザは複数の縦モードで発振するマルチ
モード半導体レーザであり、 前記マルチモード半導体レーザの微細なスペクトル幅
は0.3Å以上であり、 前記第一の端面から前記光メモリ媒体上に集光される
スポットまでの光路長は28mm以下であることを特徴とす
る。
〔実施例〕
発明者らは、半導体レーザの発光面からデイスク上で
の集光スポツトまでの光路長が28mmのとき、マルチモー
ド半導体レーザの各発振スペクトルの線幅である微細ス
ペクトル幅(以下、単に線幅ともいう)が0.3Å通常の
レーザ(0・08Å以下)よりもかなり広いマルチレーザ
を使用すれば、大きな干渉性雑音が発生しないことを実
験的に確認した。また、光路長が28mmのときには、線幅
が広い方が発生する雑音が少いことも確認した。これは
線幅が広い程、光路長を短くできることを示している。
従つて、発明者らは、線幅が0.3Å以上のマルチモード
の半導体レーザを使用すれば、光路長を28mm以下にして
も大きな干渉性雑音が発生しないことを見い出した。現
在のところ、線幅0.3Å以上のマルチモードの半導体レ
ーザとしては、自己発振型VSISレーザ、ISSSレーザがあ
る。
以下に、自己発振型VSISレーザをSCOOPに適用した場
合の特性について説明する。半導体レーザからデイスク
までの光路長を28mmとしたときの実験結果を以下に示
す。
第3図は、注入電流Iに対する光検出器出力Lと光パ
ワーPを示したものである。17は光を戻さないときのI
−L特性、18は光を戻したときのI−L特性である。光
を戻したとき、線幅の広いマルチモードレーザでない
と、I−L特性が直線状にならず、Iに対して周期的に
大きくうねつてしまう。
第4図は、このときの雑音特性である。500KHz成分を
バンド幅30KHzで測定した結果である。光出力の直流レ
ベルに対するS/Nで表わしてある。17′は光を戻さない
とき、18′は光を戻したときで、第3図のI−L特性1
7,18に対応する。I/Ithが1.1以上(光パワー1mw以上)
では、光が戻らないときに比べ、光が戻つても、4〜8d
B程度しか悪化していない。特に、I/Ithが1.16以上(光
パワー2mw以上)では、S/Nは90dB以上である。線幅の広
いマルチモードレーザでない場合には、光が戻ることに
より、30〜40dBもS/Nが悪化するが、線幅の広いマルチ
モードレーザにおいては、素子間の特性のばらつきを考
慮しても、S/N悪化の程度は前述の通り少ない。
第5図は、合焦付近での光出力変化量ΔLをデイスク
と光ピツクアツプとの距離xに対して示したものであ
る。合焦のときを基準(0μm)にして描いてある。光
出力の最大変化量を(ΔL)maxとして、これを注入電
流Iに対して描いたのが、第6図である。第5図から、
合焦位置から1μmずれると、光出力が0.5mw変化す
る。第6図よりIth付近を除けば同等の値が得られる。S
COOPにおいては、フオーカシング、トラツキングはウオ
ブリング法にて行うが、その周波数は数10KHzであり、
この周波数帯域内での雑音特性は第7図のようになる。
横軸はフーリエ周波数、縦軸はバンド幅30KHzで測定し
たときの雑音レベルである。1.0≦I/Ith≦1.3における
雑音レベルの最悪値を示している。例えば、光ピツクア
ツプ全体が合焦位置から0.5μmずれているときにフオ
ーカシング方向に35KHzで±0.5μm振動させたとする
と、信号レベルは、 となる。35KHzでの雑音レベルは−90dBmだから、雑音に
対し信号は約30dB大きい、ウオブリング信号としては充
分である。トラツキング方向にも異なつた周波数で振動
させることにより、ウオブリングが可能である。
次に、光デイスク等の光メモリ媒体に記録されたピツ
トの有無に対応するRF信号の信号レベルは、(ΔL)ma
x=5mvのとき、 となる。数1.00KHzから数MHzまでの雑音成分は、I/Ith
≧1.10では−100dBmから−110dBmであるから、信号レベ
ルとしては充分である。
以上、述べたように、線幅の広いマルチモードレーザ
を使えば、I/Ith≧1.10において、ウオブリング信号、R
F信号とも充分なレベルで得られる。線幅の広いマルチ
モードレーザは、素子間ばらつきを考慮しても極端に大
きな雑音が発生することが無く、特にI/Ith≧1.10では
良好である。この点が従来レーザと大きく異なる点であ
り、SCOOP用光源として優れている点である。
第8図に本発明の一具体例を示す。19は情報を含む光
デイスク等の媒体、20はNA=0.45の対物レンズ、21はNA
=0.16のコリメートレンズ、22は線幅の広いマルチモー
ドレーザ、23は光検出器、24はレーザ22と光検出器23と
を図示の如き配置で備えている円筒型のケース、25は対
物レンズ20、コリメートレンズ21、円筒型ケース24を保
持するためのホルダーである。この光学系でレーザ光は
直径1.8μmに絞られる。半導体レーザ22の発光面か
ら、デイスク19上での集光スポツトまでの距離は、28mm
である。一方、対物レンズ20から円筒型ケース24の末端
まで約28mm、重量は約5gである。
第9図に本発明の他の具体例を示す。本具体例は装置
の薄型化に対応できるように、ミラー26により光路を直
角に曲げて、光ピツクアツプの薄型化をはかつたもので
ある。第8図と同一の部品には同一数字をつけてある。
27は各光学部品を保持するためのホルダーである。寸
法、重量は第8図の具体例と同等であるが、厚みが半分
以下になる。第8図,第9図の光学系をウオブリング用
の圧電素子(PZTなど)と共に磁気アクチユエータへ設
置して光ピツクアツプとして完成する。磁気アクチュエ
ータは、これまでに実用化、考案されているものを使う
ことができる。
〔効果〕
以上のような構成とすることにより、以下のような効
果が得られる。
すなわち、半導体レーザの自己結合効果を利用した光
ピックアップ(SCOOP)では、半導体レーザと光メモリ
媒体までの距離を数cmにすることが望ましいが、実際に
は半導体レーザと光メモリ媒体との距離を数cmにする
と、戻り光による干渉性雑音が発生しS/Nが悪くなり、
実使用に耐えないというのが現状であった。
しかし、本願発明によれば、マルチモード半導体レー
ザの各縦モードの微細スペクトル幅を0.3Å以上とする
ことにより、戻り光による干渉性雑音を、実用レベルに
おいて全く問題のないレベルまで下げることができる。
さらに、微細スペクトル幅が0.3Å以上の半導体レーザ
を使用することにより、半導体レーザの発光面から記録
媒体までの光路長を28mm以下にしても、戻り光によるS/
Nの劣化は充分に抑制することができ、素子間のばらつ
きを考慮しても実用上全く問題のないS/N比を確保する
ことができる。
また、本願発明によれば、理想的な小型のSCOOPを達
成することができる。特に、光路長を28mm以下にできる
ことにより、より一層の小型化、軽量化が図れることに
より、より一層の小型化、軽量化が図れるとともに、SC
OOPによる部品点数の削減にも助けられ、軽量化、低コ
スト化、光軸調整の容易化、という極めて大きな効果を
得ることができる。
さらに、本願発明は、上記実施例に限定されることな
く、光メモリ媒体で反射したレーザ光が半導体レーザ自
体に戻る光路長28mm以下の光ピックアップにおいても、
干渉性雑音を抑制できるので有効である。
本願発明の光ピックアップを光記録再生装置に適用す
ることにより、装置の小型化、軽量化、薄型化、低コス
ト化が実現でき、光ディスクを含む光メモリ分野に大き
く貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は光ピツクアツプの従来例を示す断面構成図。 第2図(a),(b)は光ピツクアツプ、SCOOPの2通
りの基本構成を示す断面構成図。 第3図は光を戻したときと光を戻さないときの注入電流
に対する光出力を示す図。 第4図はI/Ithに対するS/Nを示す図。 第5図は合焦付近での光ピツクアツプの位置に対する光
出力変化量を示す図。 第6図は注入電流に対する光出力変化量を示す図。 第7図はウオブリング周波数帯域での雑音レベルを示す
図。 第8図は本発明の一具体例を示す断面構成図。 第9図は本発明の他の具体例を示す断面構成図。 1…半導体レーザ 2…回折格子 3…コリメートレンズ 4…偏光ビームスプリツタ 5…4分の波長板 6…対物レンズ 7…光デイスク 8…シリンドリカルレンズ 9…6分割PINフオトダイオード 10…半導体レーザ 11…コリメートレンズ 12…対物レンズ 13…デイスク 14…光検出器 15…端子 16…端子 17…光を戻さないときのI−L特性 18…光を戻したときのI−L特性 17′…光を戻さないときのS/N 18′…光を戻したときのS/N 19…媒体 20…対物レンズ 21…コリメートレンズ 22…半導体レーザ 23…光検出器 24…円筒型ケース 25…ホルダー 26…ミラー 27…ホルダー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木暮 茂 諏訪市大和3丁目3番5号 株式会社諏 訪精工舎内 審査官 武田 裕司 (56)参考文献 特開 昭57−36887(JP,A) 特開 昭57−30392(JP,A) 特開 昭60−24084(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二つの端面(一方を第一の端面、他方を第
    二の端面とする)を有する半導体レーザと、前記第一の
    端面から発生するレーザ光を光メモリ媒体上に集光し前
    記光メモリ媒体で反射したレーザ光が前記第一の端面に
    戻る光学系とを有する光ピックアップにおいて、 前記第二の端面から発生するレーザ光を検出する光検出
    手段または前記半導体レーザの端子電圧変化検出手段を
    有し、 前記半導体レーザは複数の縦モードで発振するマルチモ
    ード半導体レーザであり、 前記マルチモード半導体レーザの微細スペクトル幅は0.
    3Å以上であり、 前記第一の端面から前記光メモリ媒体上に集光されるス
    ポットまでの光路長は28mm以下であることを特徴とする
    光ピックアップ。
JP59130678A 1984-06-25 1984-06-25 光ピツクアツプ Expired - Lifetime JP2543674B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5730392A (en) * 1980-07-29 1982-02-18 Fujitsu Ltd Semiconductor light emitting device
JPS5736887A (en) * 1980-08-14 1982-02-27 Agency Of Ind Science & Technol Semiconductor laser

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