JPH02134735A

JPH02134735A - 光ヘッド

Info

Publication number: JPH02134735A
Application number: JP63286866A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hoshi; 星　宏明
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-11-15
Filing date: 1988-11-15
Publication date: 1990-05-23
Anticipated expiration: 2012-02-26
Also published as: JP2585761B2

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］本発明は光メモリ装置に用いる光ヘッド及びそのヘッド
に使用する半導体レーザに関し、特に光ヘッドのオート
フォーカス方式に関するものである。

［従来の技術］従来から、光を用いて情報を記録、消去、再生ずる光メ
モリ装置の媒体の形態として、光ディスク、光カード、
光デー１等の各種のものが知られている。光メモリの特
徴の一つとして、非接触で記録、消去、１り生が行なえ
るため、媒体や光ヘッドの摩耗がなく耐久性にすぐれ、
また傷やゴミ等に強いというメリットがある。しかし、
逆に記録面で１μｍφ程度のほぼ回折限界に近い結像ス
ポットを得るために、オートフォーカス（以下へＦと呼
ぶ）が必須であり、様々な方式が提案されている。なか
でも、非点収差方式と呼ばれる八１・”方式がΔ１７コ
；差信号の検出感度が高く優れており。

多くの光メモリ装置に採用されている。

［発明が解決しようとしている課題］上記非点収差方式には各種の方法が提案されているが、
特公昭６１−６１１７８−ｊに示されるように、アナモ
フィック光学系により媒体への入Ｑ−１光そのものに予
め非点収差を与えるという方法は、記録面で良好なスポ
ットを得ることはできない欠点がある。

そこで、記録媒体」〕で良好なスポットを？’Ｊるため
、通常は媒体への入射光には非点収差を与えず、媒体か
らの反射光の検出系で非点収差をりえることが多いが、
この方法によるとシリンドリカルレンズ等、非点収差を
発生させる光学素子が必要である。こうしたアナモフィ
ック光学系は。

般に軸対称な球面系で構成する非アナモフィック光学系
に比べ作製が難しく、また方向性があるので組み立て調
整も難しくなる。

それに対し１１；１述の非点収差のある光源を用いるこ
とにより、アナモフィック光学系を省略することができ
るが、スポット径が大きくなる。焦点深度内でのスポッ
トの品質が落ち記録やｒｌ牛のＳＮ比が劣化する等の不
都合が生じるため、その光源からの光を用いて高密度記
録を行なう光メモリに適用することは難しい。

［課題を解決するだめの手段］本発明は、前記の問題点に鑑みなされたもので、アナモ
フィック光学系を用いることη−く、安定なオートフォ
ーカスを実現し、かつ、高密度記録をも実現することが
できる光ヘッドを提供することを［１的とする。

また、本発明の他のｌ］的として、本発明に使用する半
導体レーザな提供することがある。

上記第１の目的は、記録媒体に光を照Ｑ＝Ｉ　Ｌ、情報
の＋１生及び／又は記録を行なう光学的情報記録１り生
装置に使用する光ヘッドにおいて、光源に複数のレーザ
な用い、そのうち少なくとも１つのレーザは記録媒体と
光ヘッドの相対距離を検出するためのレーザであり、か
つ当該レーザはレーザ側の先出Ｑ（自体において他のレ
ーザに対して非点収差が大きく設定されていることを特
徴とする光ヘッドにより達成される。

また、本発明の半導体レーザは同一゛１′、導体）１ζ
板士、に集積化された複数の発光点なイ■し、そのうち
少なくとも１つの発光点からの光は、他の発光点からの
光に比べてノ１点収；テ゛が大きく、１［つその出ｑ＝
を端面の光軸）Ｊ同位１ｒ？が他のレーザの出ｑ−１端
而の光軸方向位１６と異なることを特徴とする。

［作用］本発明によれば、光源に複数のレーザな用い、そのうち
少なくとも１つのレーザなｑ−を出波面の非点収差を人
きくしたレーザとしてオートフォーカス用のスポットに
利用し、非点収差法によるオートフォーカスを実現する
とともに、その他のレーザは情報両生又は記録用のスポ
ットに用いる。このように、？Ｕ数のレーザな機能的に
使い分けることによりアナモフィック光学系を用いるこ
となく、光ヘッドを構成することができる。

また、オートフォーカス用のレーザの口・を出波面の１
１０点収差を大きくし、かつ該レーザの出力端面の光軸
方向の位１ｒ？を、該非点収差の増分に対応して、他の
レーザの出力端面からずらし、該レーザのノ１−点収差
の最小錯乱円の位置を、他のレーザのそれに−・致させ
ることにより、オートフォーカス検知において良好な特
性が得られる。

［実施例］以下、図面を用いて、本発明に係る光ヘッドの具体的な
実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成な示す模式図である。

同図において、ｌは光メモリ媒体であり、通常、基板、
記録層、透明保護層等よりなるが１図では記録面のみを
示している。２は光源で、同一半導体ノ、ζ仮」ユに集
積化された半導体アレイレーザである。３　ａ　、　３
　Ｉ）、　３　ｃはそれぞれそのアレイレーザ２内の：
へつのレーザを示す、４は該レーザからの光をゝ１慴−
１化するコリメータレンズ、５はビーム整形プリズム、
〔５はビームスプリッタ、７はピックアップレンズ、８
はセンサレンズである。９は光検出器で、同一パ１−導
体基板１°に集積化された分割型［）ＩＮフォトダイオ
ードで構成されている。Ｉ　Ｏ’ａ、Ｉ　Ｏｂ、Ｉ　Ｏ
ｃはそれぞれ、３つのその受光領域である。

基本的には、通常の光メ干りの光ヘッドと同じく、各レ
ーザ：３８〜３　ｃの出力は、コリメーターレンズ４．
ビーム整形プリズム５により、はぼ軸対称な光１１１分
イ１ｊをもつ゛１′−行光束に変換され、ビームスプリ
ッタ６の透過成分が、ピックアップレンズ７により、記
録面１−に：ＳつのスポットＩＩＦ】。

１１ｊ＞、ｌｌｃを作る。３つのスポットは通常同一ト
ラックににあり各々；３つのレーザに対応し、媒体１と
光ヘッドの相対移動方向へに対して、上流から、スポッ
トＩＩ；ｔはオートフォーカス用（及びオートトラッキ
ング用）、＋１１）は記録用。

１１　ｃは出生用スポットであり、いわゆるＤ　ＨＡ　
Ｗ（リアルタイｌ、の記録ベリファイ）がｉｆ能な配列
なｈ’＋’！成する。各レーザは、独立に駆動可能で、
いわゆるＡＩ’　Ｃにより光出力は、各モードに安定化
されている。各レーザの発光点の間隔は＋　００４、Ｌ
　ｍで、媒体１１−にｌ対ｌに結像されている。

各スポットの反ｇ１先は、ピックアップレンズ７、ビー
ムスプリッタ６、センサーレンズ８を経て２それぞれの
スポットに対応した受光領域１０；Ｊ　−１０ｃに人’
ｌ−ｊ　Ｌ　、各受光領域の出力は、ＩＯａはオートフ
ォーカス（及びオートドラッギング）　、　　Ｉ　Ｏり
、　　Ｉ　Ｏｃは情報両生（＋？　Ｆ　）に用いられる
。

本発明において、アレイレーザ２のうち、オトフ１−カ
ス川レーザ：３ａは、コ３０　Ｊｈ　ｍの升点隔Ｘ：が
あり、これにより、非点収差法のオートフォーカスが実
現される。九鯨にすでに非点収差があるので、センサー
レンズ８は、通常の軸対称な球面系のみで構成できる。

第２図は、アレイレーザ：３ａ〜３Ｃの出力波面を説明
するだめの模式図で、メリジオナル゛１′−面の光線を
実線で、サジタル甲面の光線を破線で示している。同図
において、記録用、出生用のレーザ３ｂ、：Ｓｃの出力
端面は同一・１′・面内にあり、かつ、メリジオナル、
サジタル両１１′・面内の発光点（ビームウェスト）は
一致しており、それぞれ出力端面にある。それに対し、
オートフォーカス用レーザ：３）１のメリジオナル゛１
′−面内の仮想発光点はレーザ端面より２氾０だけ奥に
入り込ませである。また、サジクル・１′・面内の発光
点は出力端面にあるので、非点隔差２氾０が得られる。

３つのレーザは同一・光学系により、媒体１−１−にス
ポットを結ばせるので、簡ｌｉｔのため、二】リメータ
ーレンズ４、ピックアップレンズ７の像面湾曲をｊｉｊ
ｔ視して考えれば、レーザ：３　ｂ　、　３Ｃの端面と
、媒体Ｉの、記録面は共役面となる。従って、オートフ
ォーカス用レーザ：）８の出力波面の仮想の最小錯乱円
の信置を、（Ｉ！！の２つのレーザ：３ｂ、３ｃの出力
端面の（）“Ｉ置にすることにより、それと共役関係に
ある媒体ｌの記録面一１−で、スポットｌｌａは最小３
ハ乱円となり、ノ１点収Ｚ′法オートフォーカスの合焦
付置となる。なお、ここで仮想の最小錯乱円の位置とは
オートフォーカス用レーザ：３２】のメリジオナル、サ
ジタル両甲面の出射光を逆行した場合において牛しる想
像−１，の最小２１１乱円の位置をいう。

第；３図は子連の関係を説明するための媒体１１゜のス
ポットの４＋７置関係を示す模式図で、木来第１図に小
したように反Ｑ−１する光を検出するが、説明のため、
反Ｑ・を光を１・−側へ展開した図を示す、第：５図に
おいて、それぞれ記録用レーザ；３ｔ）、１り牛用レー
ザ：３（］に対応したスポット１１ｔ）、１１（］は、
非点収差なくスポットを結ぶが、非点収差のあるレーザ
３ａによる光のビームウェストは、メリジオナル平面で
記録面より氾１だけ丁前に５サジタル平面で反Ｑ−１後
氾２の位置に存在することになる。なお第２図、第３図
においてレーザの活性層内の屈折率はＡ１６８＾Ｓ／Ｇ
ａＡｓ系レーザで：Ｓ、５゜媒体１の保護層の屈折率は
通７；イ１．５程度であるので、光線は屈折し、本来の
ビームウェストの位置は屈折小分だけずれるが、ｌｉｔ
なる設計°１１項であり、説明が煩雑になるのでその効
果については省略する。

また、後述するように、現在の１へ導体レーザは、非点
隔差を０にすることは難しく、小さいものでも３μｍ程
度の非点隔差を有するが、光メ；〔リシスデム」〕大き
な問題とはならない０以上の説明で、レーザ：Ｓｂ　、
・３ＣはノＩ点隔差０として扱ったが、：３μｍ程度の
非点隔差があっても、：３つのレーザの最小錯乱円の位
置を一致させれば特に問題とならない、また、レーザ３
ａの非点隔差２β０を３０μｍとしたのは、いわゆるオ
ートン１−カスの引き込み範囲上を１５μｍと設定し、
レーザ２を媒体１に補償＋１倍で結像しているため、！
０＝氾１＝１５μｍとなるがらである。引き込み範囲や
縦倍率（＝（横イ？゛１串）′）に応じて、レーザ側の
非点収差Ｉ２ｏを、最適）１１°１に選べばよいことは
いうまでもない。

次に第４図、第５図を用いて、検出Ｊ３；ｉ理について
説明するが、基本的には、通常のアナ干フィック光学系
を用いた場合と、同じ検出原理であり。

周知のものであるので、簡１１１な説明にとどめる。

第４図は、Ｉ’　Ｉ　Ｎフォトダイオード９に人Ｑ−１
する光線を説明するための模式図で、ｌＯａはオートフ
ォーカス用（及びオトラッギング用）、＋０１）は記録
用、ｌＯｃは１り牛用のレーザ：Ｓ　ｔ】〜：Ｓ　ｃ及
びスポットＩｌａ〜ｌｌｃに各々対応した受光６ｆ１域
である。ピックアップレンズ７とセンサーレンズ８の焦
点距離の比で決まる横４７’ｊ串で、７１トダイオード
９１−のスポット間隔が決まり、フォトダイオード−１
，でのＪ１点隔差２氾２が決まる。これらは、オートフ
ォーカスの感度、及び、分割１ンＩＮフ］トダイオード
の精度等から決定する。オートフォーカス用スポットの
メリジオナル平面の仮想ピー１１ウエストは、氾２だけ
後方に、サジタル・１′−面のビームウェストは、β２
だけ丁＝＋ｉｉｌにある。

第５図に、オートフ場−カス用受光領域の４分割１）Ｉ
Ｎフォトタイオードと、スポットの関係を示す９４分：
’ｊｌセンサの２組のタヌキの和の差をとることにより
、フォーカスの、ヒ；差イ：１号が得られ。

いわゆる８字特性が得られる。第５図（ｂ）が合焦位置
、　（ａ）は媒体１がピックアップレンズ７より遠ざか
る方のデフォーカス、（Ｃ）　はその逆方向の場合を示
す。４分割線をトラックに対して４５゜傾けるのは、ト
ラッキングからのクロストークを小さく一→るためであ
る。

第６図は、本発明に係る゛Ｉ’導体レーザの一例として
アレイレーザの構造を説明するための模式図である。

一般に、屈折率導波型レーザでは非点隔差が小さく、利
得導波ノ％ｌＪレーザでは大きい。これは光電力の横方
向の閉じ込め方法の追いで、利得による閉じ込めの場合
、複素誘電率の虚部が空間分布をもら、レーザ共振器の
固有モードの波面が、進行ノ、向に凸状に湾曲するため
である。より直感的には、ギヤリア密度の分布によって
閉じ込めを行なうので、誘導放出が放ｑ−を状に生じな
がら、ギヤリア密度の分イ１１に対応した利得領域にｒ
で）って進むためである。それに対し、屈折率導波の場
合、屈折率により光波が閉じ込められているため、その
ような波面の湾曲は少ないことが知られている。

従って、利得による閉じ込め効果、屈折率による閉じ込
め効果をうまく組み合わせることにより。

本発明で用いるようを、アレイレーザ内で、異なるノ１
点収Ｘ′を持たすことがＴｌ能である。

第６図に示したレーザは、基本的には埋め込みノ１すの
屈折率導波型レーザで１分：ｒ線結晶成長法、リアクテ
ィブイオンエツチング法等により作製できる。レーザコ
Ｓ８に関しては、屈折小差を小さくし、屈折率による閉
じ込め効果を小さくシ、利得導波の効果を大きくするこ
とにより１１点収差を。

他のレーザ３ｂ、：３ｃより大きくしている。そして、
第２図で説明したように、各レーザの仮想の最小錯乱円
の（☆置が同一！１′而にあるように各レザの出力端面
の光軸方向位置をエツチング笠により制御−４−ること
で１本発明に係る゛１′導体レーザを作製することがで
きる。なお、１２２］〜１２ｃは、各レーザの後方出力
をモニタし、Δｌ）Ｃをかけるためのフォトダイオード
である。

なお本発明によれば、オートフォーカス用（及びオート
トラッキング用）スポットＩｌａのスポット径は他のス
ポットＩＩｂ、ｃより人きくなっており、そのため、記
録ビットからのクロストークが低減できる１−に、媒体
１１−の傷やゴミ、その他の欠陥によるオートフォーカ
ス（及びオートトラッキング）のふられを抑制し、従来
よりオートフォーカス（及びオートトラッキング）の安
定度が向上する。

本発明は１）；Ｉ記実施例に限らず村１々の変形、応用
が可能である。

例えば、−１一連の記述では、１ミに記録と山上を行な
う九メモリの光ヘッドについて述べたが、もちろん本発
明は、これに限定されるものではなく、消去■ｆ能な光
メモリ、肉牛−１１１用の光メモリ等にも適用しても大
きな効果を得ることができる。

さらに、集も１化された一次元アレイレーザについて説
明したが、二次元アレイレーザを用いて。

パラレルに消人・録１りを行なったり、パイロット、プ
リヒート、バイアス等の機能を達成する場合にも、大き
な効果がある。オートフォーカス川レーザは・−）に限
定されるものではなく、複数設けて、必要に応じて切り
替えて使用してもよい。

［発明の効果］以１゛説明したように、本発明の光ヘッド及び゛１′導
体レーザによれば、光源に複数のレーザな用い、少なく
とも一つの非点収差が他のレーザに（らべて大きいレー
ザをオートフォーカス用に用いることにより、アナモフ
ィック光゛ｉ：系を用いることなく、光ヘッドを構成釘
ることかできる。

また、そのレーザの仮想の最小錯乱円のイ装置を他のレ
ーザの仮想の最小錯乱円の信置と一致させることにより
、オートフィーカス制御が良好になり、安定なオート）
オーカスを実現しかつ高密度ご己録をも実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光ヘッドの一実施例を示す光ヘッドの
構成図である。第２図は本発明に係るアレイレーザの出力波面の説明図
である。第３図は媒体１−のスポットの位置関係を示す図である
。第４図は光検出２：りに人Ｑｌする光の説明図である。第５図はオートフォーカス川検出器とスポットの説明図
である。第６図は本発明に係るアレイレーザの（１”４造を示す
説明図である。ｌ・・・光メモリ媒体、２・・・複数レーザ、９・・・
光検ｉ器、１１ａ〜ｌｌｃ・・・光スポツト第１図＝コー代理人　弁理１：　　山　ド　穣　甲第図ヌｎ第図１ｃ１ｂ１ａ第図第図（ｂ）（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録媒体に光を照射し、情報の再生及び／又は記
録を行なう光学的情報記録再生装置に使用する光ヘッド
において、光源に複数のレーザを用い、そのうち少なく
とも１つのレーザは記録媒体と光ヘッドの相対距離を検
出するためのレーザであり、かつ当該レーザはレーザ側
の光出射自体において他のレーザに対して非点収差が大
きく設定されていることを特徴とする光ヘッド。
（２）光源に複数のレーザを用い、そのうち少なくとも
１つのレーザは記録媒体と光ヘッドの相対距離を検出す
るためのレーザであり、そのレーザは、他のレーザに対
して非点収差が大きく且つ、該レーザの仮想の最小錯乱
円の位置が、他のレーザの仮想の最小錯乱円の位置と同
一平面内にあることを特徴とする光ヘッド。
（３）前記光源は、同一半導体基板上に集積化された一
次元もしくは二次元アレイ状の半導体レーザであること
を特徴とする請求項第２項記載の光ヘッド。
（４）同一半導体基板上に集積化された複数の発光点を
有し、そのうち少なくとも１つの発光点からの光は、他
の発光点からの光に比べて非点収差が大きく、且つその
出射端面の光軸方向位置が他のレーザの出射端面の光軸
方向位置と異なることを特徴とする半導体レーザ。
（５）同一半導体基板上に集積化された複数の発光点を
有し、そのうち少なくとも１つの発光点からの光は、他
の発光点からの光に比べて非点収差を大きくした特性で
製造された半導体レーザを、各光ヘッドのオートフォー
カスサーボ引き込み範囲や縦倍率等の条件に応じて、そ
れら複数の出射端面の光軸方向位置を切り出すことを特
徴とする請求項第４項の半導体レーザの作成方法。