JPH01179232A

JPH01179232A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH01179232A
Application number: JP62336649A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Ukita; 宏生浮田; Tomoyuki Toshima; 戸島　知之
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1989-07-17
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JP2591637B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体レーザと光記録媒体との複合共振作用
を利用した光ヘッドの信号品質の改善に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の光−・ラドは、例えば宮沢他：“ＰＣＭ
デツキ用半導体レーザピックアップ”、電子材料、　　
ｐ、　６７、１９７９年２月号にあるように第１３図に
示す構造になっていた。

即ち、半導体レーザ１００の出射光はカップリングレン
ズ２、集光レンズ３を経て光記録媒体４上に集光される
。光記録媒体４での反射光は上記と逆の光路を経て半導
体レーザ１００に帰還される。この場合の光出力が半導
体レーザ１００の１＆端に設置された光検出器５００で
検知される。

６は焦点誤差信号を得るためのウォーブリング素子、７
はトラック誤差信号を得るためのウォーブリング素子で
、これらには例えばＰＺＴ素子が使用される。発振器８
．９はウォーブリング素子６．７を駆動し光記録媒体４
と垂直方向および水平方向に微少振動させる。焦点誤差
信号、トラック誤差信号は位相検波器１０．１１でこの
時の上記帰還光を位相検波して得られる。図中、１２は
支持バネ、１３は焦点制御用アクチュエータ、１４はト
ラック制御用アクチュエータである。

以上述べたような従来の光ヘッドでは、焦点誤差信号、
トランク誤差信号を得るため発振器８．９はそれぞれ異
なる周波数「１、ｆ２でウォーブリング素子６．７を駆
動し、位相検波器１０．１１でこの時の上記帰還光によ
る光出力を位相検波する。

このウォーブリング周波数は焦点制御、トランク制御の
制御帯域の２０倍以上必要で、かつ焦点誤差信号とトラ
ンク誤差信号の干渉を避けるためそれぞれの周波数は離
れていることが必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このため従来は、例えば、周波数ｆ＋＝２０Ｋｚ、周波
数ｒｚ＝ｔ００に２が使用されていた。この結果、第１
４図（ａｌに示すようにＣＤ（コンパクトディスク）の
信号スペクトラム中に特に高い方の周波数ｆ１の帯域が
重なり、ウォーブリング信号が記憶情報信号品質を劣化
させるという問題があった。

本発明の目的は、記憶情報信号へのウォーブリング信号
の漏洩を防止して、上記した問題を解消すことである。

〔問題を解決するための手段〕

このために、第１の発明の光ヘッドは、高反射率部と低
反射率部を有する光記録媒体と、該光記録媒体に対応し
て配置された３レーザ素子以上の半導体アレイレーザと
、該半導体アレイレーザの各光出力を独立にモニタでき
るプレイ形光検出器とを具備し、上記半導体アレイレーザの各々レーザ素子の光出力を上
記光記録媒体に照射してそこからの反射光を上記各々の
レーザ素子の活性層に帰還させ、高反射率部での反射光
と低反射率部での反射光による中央部のレーザ素子上の
光出力差を上記アレイ形光検出器の対応する光検出器に
より検知して上記光記録媒体の記憶情報の再生信号とし
、両端のレーザ素子の出力差を上記アレイ形光検出器の
対応する光検出器により検知してトラック誤差を信号を
得るようにした。

第２の発明の光ヘッドは、第１の発明の光ヘッドの構成
に加えて、上記半導体アレイレーザをコリメイトするた
めのカップリングレンズと集光レンズの間に整形プリズ
ムと光路変換ミラーを配設して構成した。

〔作用〕

本発明のヘッドでは半導体レーザからの自然光が光記録
媒体で反射され、その反射光が半導体レーザに帰還し、
その時の誘導放出光を光記録媒体と反対側に置かれた光
検出器で受光することを信号検出の原理としている。こ
の信号検出では、媒体反射率が高い程誘導放出光を発生
するレーザ発振しきい値は低下するので、媒体反射率の
高低により、第８図に示すようなバイアス電流と光出力
の関係（１−Ｌ特性が）得られる。

そこで、低反射率のしきい値をｔｔｈ’　、高反射率の
しきい値をＩｔｈ″′とし、駆動バイアス電流■を、１ｔｈ’＞ＩＩＩい′　　　　　　　　・・・（１）に
設定することにより、低反射率を有する部分で反射した
半導体レーザの自然放出光と高反射率を有する部分で反
射した半導体レーザの誘導放出光により、光記録媒体の
記憶情報信号を読み出すことができる。

上記原理（複合共振作用）に基ずく記憶情報信号検出の
波形図を第９図に、バイアス電流と信号振幅変調度の関
係を第１０図に、バイアス電流と実効ノイズ／光出力の
関係を第１１図に、バイアス電流とＳＮ比の関係を第１
２図に示す、バイアス電流はＩ／１ｔｈ’で示す。１ｔ
ｈ’は戻り光がない場合のしきい値電流である。また、
第１１図と第１２図のｈはスペーシングであり、レーザ
端面と光記録媒体との距離である。

信号振幅変調度（第１０図参照）は最大（Ｒ。

は導体レーザ端面の反射率）、ＳＮ比（第１２図参照）
は媒体破壊を伴わない光出力範囲で極大となる。このＳ
Ｎ比の改善はしきい値近傍でレーザノイズが鋭いピーク
を有する（第１１図参照）ので、（１１式の条件より、
ノイズのピークの谷間にバイアス電流を設定したことに
よる。また、第１２図から光記録媒体側の半導体レーザ
出力に反射防止膜（ＡＲＣ）を付与することにより、Ｓ
Ｎ比は更に改善されることがわかる。

次にトラック誤差信号検出原理を第１図に示す。

５０は光記録媒体表面を拡大した部分、５１はトラック
案内溝、５２は光記録媒体走行方向、５３は第１ビーム
（Ｔｌ：）ラック信号検出用）、５４は第２ビーム（Ｒ
／Ｗ／Ｅ　：再生、記録、消去用）、５５は第３ビーム
（Ｔ２：）ラック信号検出用）である。これらの光ビー
ム５３〜５５は一直線上に並んでおり、レーザ素子を３
個並べた半導体アレイレーザからのビームにより得られ
る。従って、第１ビーム５３（ＴＩ）による複合共振光
出力と第３ビーム５５（Ｔ２）による複合共振出力の差
信号より中央の第２ビーム５４のトラックずれ量、つま
りトラック誤差信号を得ることができる。

よって、トラック誤差信号検出用のウォーブリング周波
数信号が不要となるので、第１４図（ｂｌに示すように
、データ信号へのウォーブリング成分の重なりがなくな
くり、情報信号の品質が劣化することはない。

〔実施例〕

第２図は本発明の第１の実施例である。本図は光学系の
みを示しており、光ヘッドとして動作させるためにはさ
らに第１３図に示したウォーブリング素子６、発振器８
、焦点誤差信号検出用の位相検波器ｌＯ１支持バネ１２
、焦点制御用アクチュエータ１３、トラック制御用アク
チュエータ１４等が必要である。

半導体アレイレーザ１はアレイレーザ素子１０１゜１０
２．１０３より成り、そこからの出射光はカップリング
レンズ２、集光レンズ３を経て光記録媒体４上に第１ビ
ーム５３、第２ビーム５４、第３ビーム５５として集光
される。光記録媒体４での反射光は上記と逆の光路を経
て半導体レーザ１に帰還される。この場合の複合共振光
出力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を半導体レーザｌの後端に設置さ
れたアレイ形光検出器５（光検出器、５ｏ１．５０２．
５０３より成る）でそれぞれ独立に検知する。

トラック誤差信号は、光検出器５０１の複合共振出力Ｐ
１と光検出器５０３の複合共振光出力Ｐ３との差成分を
差動増幅器６１により検出して端子６２に出力する。ま
た記録情報信号としては、光検出器５０２の複合共振光
出力Ｐ２が端子６３に出力する。なお、本実施例では第
２ビーム５４は再生ビームの他、記録ビーム、消去ビー
ムを兼ねる。

第３図（ａ）　（ｂ）はビーム配列の変形例を示す図で
ある。まず、第３図（ａ）は第１図に示した配列を変更
して記録即時再生機能を持たせた例で、第１図における
第２ビーム５４を、消去／再生用のビーム５４１　　（
Ｅ／Ｒ）と記録用のビーム５４２（Ｒ）に置き換えたも
のである。よって、この構成では、記録用ビーム５４２
で記録しながら同時にその記録した部分を消去／再生用
ビーム５４１で再生しエラーチエツクを行うことができ
るので、チエツクのための回転待ち時間が不要になり、
実効的情報転送速度を向上°させることができる。

次に第３図（ｂｌは１ビームオーバライドが不可能な相
変態形光記録媒体に対し長円の消去ビームを設け、かつ
記録即時再生機能を持たせた例で、第３図（ａｌにおけ
る消去／再生用ビーム５４１を、長円の消去ビーム５４
１１と再生用ビーム５４１２に代えたものである。

第４図は光ヘッドの光学系の構成を示す図である。ここ
では、カップリングレンズ２と集光レンズ３の間に整形
プリズム８１を挿入している。８２は光路変換ミラーで
、光ビームを集光レンズ３に垂直入射させる。よって、
半導体アレイレーザ１への光帰還率を高め、低反射率部
のしきい値と高反射率部のしきい値の差を拡大し、しき
い値近傍で鋭いピークを有するレーザノイズの影響を低
減し、ＳＮ比を向上するができる。

一般に半導体レーザ１は軸比が１：２．５程度の楕円形
の発光パターンを有する。このため、前述の第２図や第
１３図におけるようなＮＡ（開口数）の小さい（例えば
０．２）カップリングレンズ２での光のケラレを利用し
、集光レンズ３で光記録媒体４上に円形スポットを集光
照射した場合には、主としてカップリングレンズ２での
光損失のため、半導体レーザ１００への光帰還率が１０
％程度になり、十分な低反射率部のしきい値と高反射率
部のしきい値を取れずＳＮ比が低い。

これに対して本実施例では、カップリングレンズ２にＮ
Ａの大きい（例えば０．５）ものを使用して光損失を抑
圧し、更に整形プリズム８１により円形ビームを実現し
、集光レンズ３で光記録媒体４上に円形スポットを集光
するので、半導体アレイレーザ１への光帰還率は６０％
程度になり、しきい僅差を拡大できる。その結果、高Ｓ
Ｎ比を実現できるのである。

なお、本実施例では焦点制御には集光レンズ３のみが移
動するが、トラック制御には全光学系８３が移動する。

第５図は第４図に示した光学系構成の変形例を示す図で
ある。ここでは、トランク可動部８４を固定部８３から
分離してその重量を軽減し、高速回転ディスクに追随・
対処可能としている。本実施例のように光路変換ミラー
８２と集光レンズ３を一体としてトラック方向に移動す
れば、光記録媒体４からの戻り光の位置ズレを生じない
ため、半導体アレイレーザ１へ正確に帰還させることが
可能になる。

第６図は半導体アレイレーザｌを含む光ヘッドを、光記
録媒体４の半径方向へ高速移動できるアーム９１上の負
荷バネ９２に取り付けられたスライダ９３に装着し、光
記録媒体４に近接浮上させて使用する例を示す図である
。この例では、光ヘッドと光記録媒体４との間隔は負荷
バネ９２の負荷とスライダ９３の形状、重量、そして光
記録媒体４の走行速度で決まる一定値に保たれる。半導
体アレイレーザ１からの自然光は光記録媒体４で反射さ
れ、反射光がその半導体アレイレーザ１に帰還し、その
時の複合共振光出力が光記録媒体４と反対側に置かれた
プレイ形光検出器５で検出される。

第７図は第６図の変形例を示す図である。ここでは、半
導体アレイレーザ１にアレイ形光検出器５を一体化して
いる。同図の光ヘッドは幅、深さが数μ鋼の分離溝９１
により、半導体アレイレーザ１とアレイ形光検出器５が
分離されている。半導体アレイレーザ１は幅、深さが数
μｍの分離溝９２によりアレイレーサ素子１０１．１０
２．１０３に分離されて光記録媒体４上に第１ビーム５
３、第２．ビーム５４、第３ビーム５５を直接照射する
。

光記録媒体４での反射光は半導体アレイレーザ１に帰還
され、その半導体アレイレーザ１の後端に設置されたア
レイ形光検出器５の各光検出器５０１．５０２．５０３
で、それぞれの複合共振光出力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が独立
に検出される。

本実施例では、半導体アレイレーザ１を光記録媒体４上
に近接浮上させるので、光帰還率はほぼ１００％になり
、第４図、第５図で示した実施例の光ヘッドよりさらに
ＳＮ比が改善される他、光学系が極めて簡素化・小型化
する。また、空気浮上スライダに装着して使用するので
焦点制御用アクチエエータ１３　（第１３図参照）が不
要になり、小型・軽量化によるアクセス速度の向上がよ
り一層顕著になるという利点がある。

なお、以上の実施例において光記録媒体のレーザ端面に
反射防止膜を付与することにより、帰還光の結合率を増
大させ、ＳＮ比を向上させることができるのは言うまで
もない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の光ヘッドによれば、光源
に半導体アレイレーザを使用し、両端のレーザの複合共
振光出力差からトラック誤差信号を得るように構成した
ので、従来使用されていたトラック誤差信号検出用のウ
ォーブリング周波数が不要になり、データ信号へのウォ
ーブリング信号の漏洩を防止し、再生信号品質を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の光ヘッドを用いたトラック
誤差信号検出の説明図、第２図はその光ヘッドの構成を
示す説明図、第３図（ａ）、（ｂ）はトラック誤差信号
検出の変形例の説明図、第４図はＳＮ比向上と光帰還率
向上を図った別の実施例の光ヘッドの構成を示す説明図
、第５図は第４図に示した実施例の変形例の光ヘッドの
構成を示す説明図、第６図（ａ）は空気浮上スライダ方
式に適用した光ヘッドの構成の説明図、（ｂｌはスライ
ダ部分の拡大図、第７図は第６図の実施例の変形のスラ
イダ部分の半導体アレイレーザとアレイ形光検出器の説
明図、第８図は光ヘッドの信号検出原理の説明図、第９
図は光ヘッドの検出信号波形図、第１０図は光ヘッドの
バイアス電流に対する信号振幅変調度の特性図、第１１
図はバイアス電流に対する実効ノイズ／光出力の特性図
、第１２図はバイアス電流に対するＳＮ比の特性図、第
１３図は複合共振作用を利用した従来の光へラドの構成
を示す説明図、第１４図（ａ）は従来の光ヘッドにおけ
るＣＤの信号のスペクトラムと焦点制御及びトラック制
御用ウォーブリング周波数との関係を示す特性図、（ｂ
ｌは本発明の光ヘッドによるＣＤの信号のスペクトラム
と焦点制御用ウォーブリング周波数との関係を示す特性
図である。１００・・・半導体レーザ、■・・・半導体アレイレー
ザ、１０１．１０２．１０３・・・アレイレーザ素子、
２・・・カップリングレンズ、３・・・集光レンズ、４
・・・光記録媒体、５００．５０１，５０２．５０３・
・・光検出器、５・・・アレイ形光検出器、５０・・・
光記録媒体表面の拡大部、５１・・・トラック案内溝、
５３・・・第１ビーム、５４・・・第２ビーム、５５・
・・第３ビーム、６・・・焦点誤差信号検出用ウォーブ
リング素子、７・・・トラック誤差信号検出用ウォーブ
リング素子、８．９・・・発振器、１０，１１・・・位
相検波器、１２・・・支持バネ、１３・・・焦点制御用
アクチュエータ、１４・・・トラック制御用アクチュエ
ータ、８１・・・整形プリズム、８２・・・光路変換ミ
ラー。代理人　弁理士　長　尾　常　明第４図第７図第８図第１１図Ｉ／Ｉｔｈ０゜ハ゛づア人２乞５先第１２図パ゛イア人・電ｊ先

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、高反射率部と低反射率部を有する光記録媒体と
、該光記録媒体に対応して配置された３レーザ素子以上
の半導体アレイレーザと、該半導体アレイレーザの各光
出力を独立にモニタできるアレイ形光検出器とを具備し
、上記半導体アレイレーザの各レーザ素子の光出力を上記
光記録媒体に照射してそこからの反射光を上記各々のレ
ーザ素子の活性層に帰還させ、高反射率部での反射光と
低反射率部での反射光による中央部のレーザ素子上の光
出力差を上記アレイ形光検出器の対応する光検出器によ
り検知して上記光記録媒体の記憶情報の再生信号とし、
両端のレーザ素子の出力差を上記アレイ形光検出器の対
応する光検出器により検知してトラック誤差を信号を得
ることを特徴とする光ヘッド。
（２）、高反射率部と低反射率部を有する光記録媒体と
、該光記録媒体に対応して配置された３レーザ素子以上
の半導体アレイレーザと、該半導体アレイレーザの各光
出力を独立にモニタできるアレイ形光検出器とを具備し
、且つ上記半導体アレイレーザをコリメイトするための
カップリングレンズと集光レンズの間に整形プリズムと
光路変換ミラーを配設して成り、上記半導体アレイレーザの各レーザ素子の光出力を上記
光記録媒体に照射してそこからの反射光を上記各々のレ
ーザ素子の活性層に帰還させ、高反射率部での反射光と
低反射率部での反射光による中央部のレーザ素子上の光
出力差を上記アレイ形光検出器の対応する光検出器によ
り検知して上記光記録媒体の記憶情報の再生信号とし、
両端のレーザ素子の出力差を上記アレイ形光検出器の対
応する光検出器により検知してトラック誤差を信号をる
ことを特徴とする光ヘッド。