JP2875269B2 - Optical disk drive - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体レーザを光学ヘッドに取りつけた光ディスク装
置に関し、 光学ヘッドから円形のレーザ光を出射することを目的
とし、 光ディスク基板上に膜形成されている記録膜にレーザ
光を照射し、該記録膜に情報の記録・再生および消去を
行う光ディスク装置において、高速回転する光ディスク
の揚力により該ディスク面上に浮上してレーザ光を照射
する光学ヘッドが、平面接合型の面発光半導体レーザと
前記面発光半導体レーザの出射面上に凸レンズを設けた
ものとを含んでなり、かつ前記凸レンズが、前記面発光
半導体レーザのレーザ光の出射穴に透明樹脂を注入し、
硬化させたものである光ディスク装置を構成する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] The present invention relates to an optical disc device in which a semiconductor laser is mounted on an optical head. The objective is to emit a circular laser beam from the optical head. In an optical disk device that irradiates light and records, reproduces, and erases information on the recording film, an optical head that floats on the disk surface by a lift of an optical disk that rotates at high speed and irradiates a laser beam has a planar junction type. A surface-emitting semiconductor laser and a surface-emitting semiconductor laser provided with a convex lens on an emission surface thereof, and wherein the convex lens injects a transparent resin into an emission hole of laser light of the surface-emitting semiconductor laser,
An optical disk device that has been cured is configured.
本発明は断面が円形のレーザ光を出射するフライイン
グヘッド（Flying-head）を備えた光ディスク装置に関
する。The present invention relates to an optical disk device provided with a flying head that emits laser light having a circular cross section.
近年、レーザ光を用いて情報の記録・再生および消去
を行う光ディスクに対する需要は高まっており、電算機
用記憶装置として嘱望されている。2. Description of the Related Art In recent years, the demand for optical discs for recording, reproducing, and erasing information using laser light has been increasing, and they have been demanded as storage devices for computers.
また、民生用としてはコンパクトディスク（CD）が普
及してきており、パソコンなどにも使用されている。In addition, compact discs (CDs) have become widespread for consumer use, and are also used in personal computers.
光ディスクは従来より使用されている磁気ディスクに
較べて、 記録容量が大きい。Optical disks have a larger recording capacity than magnetic disks that have been used in the past.
塵埃の影響を無くすことができる。The influence of dust can be eliminated.
などの長所をもっている。 It has such advantages.
すなわち、磁気ディスクは１ビットの情報記録に数10
〜数100μm2の面積が必要であるのに較べて光ディスク
はレーザ光をレンズによって直径が約１μｍの小さなス
ポットに絞り込むことができるので１ビットの情報記録
に要する面積が約１μm2程度で足り、そのため大容量記
録が可能である。In other words, a magnetic disk has several tens of bits for recording 1-bit information.
In contrast to the necessity of an area of about 100 μm 2 to about 100 μm 2 , the optical disk can focus the laser light to a small spot having a diameter of about 1 μm by a lens, so that the area required for recording 1-bit information is about 1 μm 2 , Therefore, large-capacity recording is possible.
また、レンズで絞り込まれたレーザ光の焦点面までの
距離は１〜2mmとることができ、光ディスク基板の上面
でのレーザ光の径は約1mmとなるため、例えディスク基
板上に大きさが数10μｍの塵埃が存在していても記録と
再生に殆ど影響を与えずに済ませることができる。In addition, the distance of the laser beam focused by the lens to the focal plane can be 1 to 2 mm, and the diameter of the laser beam on the upper surface of the optical disk substrate is about 1 mm. Even if dust of 10 μm is present, recording and reproduction can be hardly affected.
光ディスクはこのような特徴がある反面、情報の転送
速度に関しては磁気ディスクに較べて遜色があり、情報
処理装置の記憶装置として使用するには転送速度の向上
が必要であった。Although the optical disk has such features, it is inferior to the magnetic disk in the information transfer speed, and the transfer speed must be improved in order to use it as a storage device of an information processing device.
磁気ディスクは所謂るフライイングヘッド（Flying-h
ead）を用いているために情報の転送速度は20〜50mm秒
と高速である。Magnetic disks use the so-called Flying-h
Because of the use of ead), the information transfer speed is as fast as 20 to 50 milliseconds.
すなわち、情報の記録・再生および消去を行う磁気ヘ
ッドはスライダの後部に固定されており、磁気ディスク
の高速回転に伴って生ずる空気流による揚力をスライダ
が受け、0.2μｍ程度の微少間隙を隔てゝ磁気ディスク
面から浮上し、この状態で磁気ヘッドのコイルに信号電
流を通ずることにより情報の記録・再生および消去が行
われているため、情報の転送速度は高速である。That is, the magnetic head for recording / reproducing and erasing information is fixed to the rear portion of the slider. The slider receives lift due to the air flow generated by the high-speed rotation of the magnetic disk, and is separated by a small gap of about 0.2 μm. Since the recording / reproducing and erasing of information is performed by passing a signal current through the coil of the magnetic head in this state, the information is transferred at a high speed.
一方、光ディスクは半導体レーザを光源とし、複数の
レンズ，ミラー，プリズムよりなる光学系を用い、レー
ザ光を径１μｍ程度のスポットに集光しているため、光
学系の重量は増し、迅速な駆動が難しいために、情報の
転送速度は磁気ディスクに較べて遜色がある。On the other hand, an optical disk uses a semiconductor laser as a light source, uses an optical system including a plurality of lenses, mirrors, and prisms, and focuses laser light on a spot having a diameter of about 1 μm. Therefore, the information transfer speed is inferior to that of a magnetic disk.
そこで、転送速度を向上するためレーザ光源を固定
し、ミラーやレンズのみを駆動することにより高速化が
行われているが、情報の転送速度は約100mm秒と磁気デ
ィスクに較べると遅い。Therefore, in order to improve the transfer speed, the laser light source is fixed, and only the mirror and the lens are driven to increase the speed. However, the information transfer speed is about 100 milliseconds, which is slower than a magnetic disk.
そこで、この問題を解決する方法として半導体レーザ
をスライダに固定し、フライイングヘッドとした光ディ
スク装置が考案された。Therefore, as a method for solving this problem, an optical disk device in which a semiconductor laser is fixed to a slider and a flying head is used has been devised.
（K.Itao他,International Symposium of Optical Memo
ries,p133,1987） 然し、このフライイングヘッドに使用した半導体レー
ザはストライプ構造をした端面出射型のレーザであり、
ストライプ部が超矩形状をしているために楕円形状の発
散型ビームになり、有効な使用ができないと云う問題が
あった。(K. Itao et al., International Symposium of Optical Memo
ries, p133, 1987) However, the semiconductor laser used for this flying head is an edge-emitting laser having a stripe structure,
Since the stripe portion has a super-rectangular shape, it becomes an elliptical divergent beam, and there is a problem that it cannot be used effectively.
端面出射型レーザが出射する楕円形状の発散型ビーム
を円形にすることはシリンドリカルレンズやプリズムを
使用することにより可能であり、またビーム径を約１μ
ｍに集光することはレンズの使用により可能であるが、
このような光学部品をフライイングヘッドの半導体レー
ザに装着することは不可能であり、かゝる試みは未だ行
われていない。It is possible to make the elliptical divergent beam emitted by the edge-emitting laser into a circular shape by using a cylindrical lens or a prism, and to reduce the beam diameter to about 1 μm.
It is possible to collect light to m by using a lens,
It is impossible to mount such an optical component on a semiconductor laser of a flying head, and no such attempt has been made.
そこで、約１μｍに集光した円形のレーザビームを出
射する半導体レーザを備えたフライイングヘッドを実用
化することが問題である。Therefore, there is a problem in putting a flying head including a semiconductor laser that emits a circular laser beam focused to about 1 μm into practical use.
上記の課題は、光ディスク基板上に膜形成されている
記録膜にレーザ光を照射し、該記録膜に情報の記録・再
生および消去を行う光ディスク装置において、高速回転
する光ディスクの揚力により該ディスク面上に浮上して
レーザ光を照射する光学ヘッドが、平面接合型の面発光
半導体レーザと前記面発光半導体レーザの出射面上に凸
レンズを設けたものとを含んでなり、かつ前記凸レンズ
が、前記面発光半導体レーザのレーザ光の出射穴に透明
樹脂を注入し、硬化させたものである光ディスク装置を
構成することにより解決することができる。An object of the present invention is to provide an optical disc apparatus that irradiates a recording film formed on an optical disc substrate with a laser beam to record, reproduce, and erase information on the recording film. An optical head that floats above and irradiates a laser beam includes a planar junction type surface emitting semiconductor laser and a surface emitting semiconductor laser provided with a convex lens on an emission surface of the surface emitting semiconductor laser, and wherein the convex lens is This problem can be solved by configuring an optical disk device that is obtained by injecting a transparent resin into a laser light emission hole of a surface emitting semiconductor laser and curing the resin.
本発明は端面出射型の半導体レーザの代わりに合成樹
脂よりなるレンズを備えた平面接合型の面発光半導体レ
ーザ（以下、面発光レーザと略称）を用いるものであ
る。The present invention uses a planar junction type surface emitting semiconductor laser (hereinafter, abbreviated as surface emitting laser) provided with a lens made of a synthetic resin, instead of an edge emitting type semiconductor laser.
第４図はこの一例としてガリウム・インジウム・砒素
・燐組成（GaIaAsP/In P）の円形埋込み型の面発光レー
ザの構造を示すもので、n-InP基板１の上にn-GaInAsP層
２とp-InP層３をヘテロエピタキシャル成長させた後
に、活性領域となるp-GaInAsP層４とp-InP層５をヘテロ
エピタキシャル成長させ、Au-Zn電極６を形成した後、
光共振が行われる中央部を除いてエッチングし、この中
央部の周囲にn-InPとp-InPを交互にエピタキシャル成長
させて平坦化する。FIG. 4 shows an example of the structure of a circular buried surface emitting laser having a gallium-indium-arsenic-phosphorus composition (GaIaAsP / InP). After the p-InP layer 3 is heteroepitaxially grown, the p-GaInAsP layer 4 and the p-InP layer 5 which become active regions are heteroepitaxially grown, and after forming the Au-Zn electrode 6,
Etching is performed except for the central portion where optical resonance is performed, and n-InP and p-InP are alternately epitaxially grown around the central portion and flattened.
次に、n-InP基板１の上にAuSn電極７を形成したる後
に、レーザの出射位置をエッチングして穴開けし、この
穴の底に反射鏡として働くSiO2/TiO2多層膜８を形成す
ることにより面発光レーザが形成されている。Next, after forming the AuSn electrode 7 on the n-InP substrate 1, a laser emission position is etched to form a hole, and a SiO 2 / TiO 2 multilayer film 8 serving as a reflecting mirror is formed at the bottom of the hole. The surface emitting laser is thus formed.
本発明は、この第４図に示すような面発光レーザを用
いてフライング型の光学ヘッドを作るものであり、この
結果、記録密度を向上することが可能となった。In the present invention, a flying type optical head is manufactured by using a surface emitting laser as shown in FIG. 4, and as a result, it has become possible to improve the recording density.
また、この効果は面発光レーザの出射穴に透明な合成
樹脂を滴下した後に硬化させ、レンズを形成することに
より更に高めることができる。This effect can be further enhanced by forming a lens after dropping a transparent synthetic resin into the emission hole of the surface emitting laser and then curing the resin.
第３図はかゝるレーザの断面図であって、凸レンズを
形成するのに適した樹脂としてはポリメチルメタクリレ
ート（略称PMMA），ポリカーボネート（略称PC），シリ
コーン樹脂やエポキシ樹脂などを挙げることができる。FIG. 3 is a cross-sectional view of such a laser. Examples of resins suitable for forming a convex lens include polymethyl methacrylate (abbreviation: PMMA), polycarbonate (abbreviation: PC), silicone resin, and epoxy resin. it can.
本発明はかゝるレーザ素子を光源として使用すること
により、１μｍ径で円形なレーザビームを得るものであ
る。According to the present invention, a circular laser beam having a diameter of 1 μm is obtained by using such a laser element as a light source.
第２図はかゝる面発光レーザ素子11をスライダ12に装
着した光学ヘッド（フライイングヘッド）13の断面図で
あり、また第１図は軽量合金よりなるジンバル14に装着
した光学ヘッド13が、矢印の方向に高速で回転する光デ
ィスク基板15の揚力により微少距離だけ浮上し、透明な
光ディスク基板15を通して記録膜16を照射し、情報の記
録・再生および消去を行う状態を示している。FIG. 2 is a sectional view of an optical head (flying head) 13 in which such a surface-emitting laser element 11 is mounted on a slider 12, and FIG. 1 is an optical head 13 mounted on a gimbal 14 made of a lightweight alloy. 3 shows a state in which the optical disk substrate 15 which rotates at a high speed in the direction of the arrow floats by a minute distance due to the lift, irradiates the recording film 16 through the transparent optical disk substrate 15, and records, reproduces and erases information.
厚さ3mm,直径が200mmのガラス基板の上にインジウム
（In）とアンチモン（Sb）を原子量比で40:60となるよ
うに真空蒸着して厚さが1000Åの記録膜を形成し、記録
・再生および消去が可能な光ディスクを形成した。Indium (In) and antimony (Sb) are vacuum-deposited on a glass substrate with a thickness of 3 mm and a diameter of 200 mm to an atomic weight ratio of 40:60 to form a recording film having a thickness of 1000 mm. An optical disk that can be reproduced and erased was formed.
この光ディスクを1.0m/sの速度で回転させた状態では
本発明に係る面発光型半導体レーザを装着した光学ヘッ
ドは１μｍの高さに浮上した。When the optical disk was rotated at a speed of 1.0 m / s, the optical head equipped with the surface emitting semiconductor laser according to the present invention floated at a height of 1 μm.
この状態で情報の記録には光学ヘッドを構成する面発
光レーザ素子から出力が3mW,また再生は0.5mWの出力
で、また消去は1.5mWの出力でレーザ光を照射して行っ
たが記録膜には径１μｍのビームを照射することがで
き、従来の光学系を用いた場合と同様な結果を得ること
ができた。In this state, recording of information was performed by irradiating a laser beam with an output of 3 mW from the surface emitting laser element constituting the optical head, reproducing with an output of 0.5 mW, and erasing with an output of 1.5 mW. Can be irradiated with a beam having a diameter of 1 μm, and the same result as in the case of using the conventional optical system could be obtained.
本発明の実施により、円形のレーザ光を出射し、１μ
ｍ程度にまで集光できると共に、情報の転送速度を従来
の磁気ディスクと略同様な値にまで高めることができ
る。According to the embodiment of the present invention, a circular laser beam is emitted and 1 μm is emitted.
m, and the information transfer speed can be increased to a value substantially similar to that of a conventional magnetic disk.
第１図は本発明に係る光学ヘッドを備えた光ディスク装
置の概略図、 第２図は本発明に係る面発光レーザを備えた光学ヘッド
の断面図、 第３図は本発明に係る面発光レーザ素子の断面図、 第４図は円形埋込み型面発光レーザー素子の断面図、 である。 図において、 10は凸レンズ、11は面発光レーザー素子、12はスライ
ダ、13は光学ヘッド、14はジンバル、15は透明ディスク
基板、16は記録膜、 である。FIG. 1 is a schematic view of an optical disk device provided with an optical head according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of an optical head provided with a surface emitting laser according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the device, and FIG. In the figure, 10 is a convex lens, 11 is a surface emitting laser element, 12 is a slider, 13 is an optical head, 14 is a gimbal, 15 is a transparent disk substrate, and 16 is a recording film.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−275332（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−192030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−21692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−291192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−214493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−43822（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−115532（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-275332 (JP, A) JP-A-62-192030 (JP, A) JP-A-63-21692 (JP, A) JP-A-62-1920 291192 (JP, A) JP-A-61-214493 (JP, A) JP-A-64-43822 (JP, A)
Claims (1)
膜にレーザ光を照射し、該記録膜に情報の記録・再生お
よび消去を行う光ディスク装置において、 高速回転する光ディスクの揚力により該ディスク面上に
浮上してレーザ光を照射する光学ヘッドが、平面接合型
の面発光半導体レーザと前記面発光半導体レーザの出射
面上に凸レンズを設けたものとを含んでなり、かつ 前記凸レンズが、前記面発光半導体レーザのレーザ光の
出射穴に透明樹脂を注入し、硬化させたものである光デ
ィスク装置。1. An optical disk apparatus for irradiating a recording film formed on an optical disk substrate with a laser beam to record, reproduce and erase information on the recording film. An optical head that floats on the surface and irradiates a laser beam includes a planar junction type surface emitting semiconductor laser and a surface emitting semiconductor laser provided with a convex lens on an emission surface of the surface emitting semiconductor laser, and the convex lens includes: An optical disc device wherein a transparent resin is injected into a laser light emission hole of a surface emitting semiconductor laser and cured.
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