JPH07129994A - マルチビーム光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチビームを用いて記録する場合、個々の
ビームを正確にそれぞれのトラックの中心線上にトラッ
キングさせる。 【構成】 ミラー部３０２ａ，３０２ｃ，３０６はそれ
ぞれレーザビームに対応する。ミラー部３０２ａ，３０
２ｂは電極３０３ａ，３０３ｂに電圧を加えることによ
りサスペンション３０１ａ，３０１ｂを軸として自由に
回転できる。ミラー部３０２ｃ，３０２ｄも同様に自由
に回転できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光を用いて情報を記録
再生あるいは消去する装置であって、複数の光ビームを
用いる装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光を用いて情報を記録再生消去す
る方法は、大容量の記録装置として開発が行なわれてき
た。特に記録材料に光磁気材料や相変化材料を用い、基
板をディスク状にした方式は光ディスクとして用いられ
ている。ところが、これらは記録または消去にレーザビ
ームを用いて、相変化のために記録媒体の温度を上げて
記録するのであるが、記録の速度を上げると、温度を上
昇させるレーザのパワーが増加する。このため、記録速
度がレーザのパワーにより制限され、あまり信号の転送
レートを高くできないという欠点があった。これを解決
するため、多数のレーザを集積化したレーザアレイを用
い、多数のビームを一度に媒体上に照射して、複数のト
ラックに一度に記録再生消去を行なう方式が行なわれて
いる。

【０００３】図６は複数のたとえば３本のビームを記録
媒体に照射したときの図である。ビーム１，２，３がト
ラック４，５，６に収束され、それぞれのトラックを追
従して信号の記録再生を行なう。ここで、ビーム１，
２，３を連ねる線がトラック４，５，６の方向に対して
斜めに配置されているのは、レーザのアレイ上でレーザ
の発光領域が通常およそ数１０〜１００μｍ離れている
ので、ピッチが１〜２μｍのトラックをトラッキングす
るためである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図６におい
て以下のような問題点が生じる。

【０００５】トラッキングはビーム１，２，３のどれか
を用いてトラック誤差信号を検出し、アクチュエータ
（図示せず）を駆動し、３個のビーム１，２，３を同時
に移動させて行なうが、通常ディスク状のトラック４，
５，６等にはトラックピッチの誤差があり、またビーム
１，２，３の間隔にも誤差があり、たとえばビーム２で
トラック５からトラック誤差信号を検出してトラッキン
グしても、そのときに他のビーム、たとえばビーム１が
トラック４を正確にトラッキングしているとは限らな
い。

【０００６】このため、従来は光学系中にダブプリズム
等の像回転プリズムを配置し、このプリズムを回転させ
ることで、光束全体を回転させ、ビーム１，２，３の列
をたとえばビーム２を中心に回転させ、ビームのトラッ
ク方向へのピッチを変え、すべてのトラックの中心にそ
れぞれのビームが配置されるように、サーボをかけると
いう方法が行なわれていた。

【０００７】ところが、この方法では光学系に特殊なプ
リズムが必要で、かつその制御のための制御系も必要と
なり、装置が複雑になるという欠点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、複数の発光
領域を有する半導体レーザの光進行方向に光の偏向方向
を変えることのできるミラーを半導体レーザに対応する
ように配置した。

【０００９】

【作用】ミラーの光の偏向方向を変えることにより、ビ
ームの射出方向をそれぞれ独立に制御できるからトラッ
キングは正確に行なえる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の説明図である。

【００１１】後で詳述される複数の半導体レーザを備え
る半導体レーザアレイ１０１から出射した光は、同じく
後で詳述されるマルチミラー偏向器１０２により反射さ
れ、コリメータレンズ１０４、ビームスプリッタ１０５
を経由し、分離された光の一方は対物レンズ１０３を通
って光磁気記録媒体１１４上に集光される。ビームスプ
リッタ１０５で反射された光はスポットレンズ１０７、
円筒レンズ１０８を通ってサーボ信号検出素子１０６に
導かれ、その他は偏光ビームスプリッタ１０９を通して
信号検出素子１１０および１１１に導かれる。

【００１２】図２（ａ）は、半導体レーザアレイ１０１
とマルチミラー偏向器１０２を組合せたものとコリメー
タレンズの配置の平面図であり、同図（ｂ）はその側面
図である。半導体レーザアレイ１０１には、複数の発光
領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃがあり、ここからレ
ーザ光が独立に出射する。このビームを後で図３につい
て詳述されるマルチミラー偏向器１０２で反射させ、コ
リメータ１０４に導く。半導体レーザアレイ１０１は、
マルチミラー偏向器１０２と取付基板１０５を介して固
着される。取付基板１０５の１つの端面は、たとえば４
５°の角度に加工され、マルチミラー偏向器１０２に固
着される。

【００１３】ここで、レーザの発光領域２０１Ａ，２０
１Ｂ，２０１Ｃの間隔は、通常数１０〜１００μｍであ
るので、これらのビームの偏向方向を独立に制御するに
は、ビームが広がって互いに重なりあうまでの部分にマ
ルチミラー偏向器１０２を配置する必要がある。すなわ
ち、マルチミラー偏向器１０２と発光領域２０１Ａ，２
０１Ｂ，２０１Ｃとの距離をそれらの間隔と同じくらい
の程度にし、それに応じた大きさでミラーを作らなくて
はならない。このためマルチミラー偏向器１０２の寸法
を極めて小さく作る必要がある。この大きさは発光領域
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃの間隔や、レーザビーム
の開き角によって異なるが、幾何学的に決定される。

【００１４】たとえば、図２（ａ）におけるレーザ発光
領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃの間隔をＤとする
と、マルチミラー偏向器１０２の各ミラーを配置するピ
ッチＬ（図３参照）は、 Ｄ＝Ｌ でなくてはならない。また、図２（ｂ）におけるレーザ
からの距離Ｓは、レーザ光のレーザチップ並び方向の出
射角をθ（図２（ａ）参照）とすると、

【００１５】

【数２】

【００１６】で決まるＳ′より近くに配置しなくてはな
らない。このとき図３におけるミラーのミラー並び方向
の長さＷは、

【００１７】

【数３】

【００１８】で定められるＬ′より大きくなければなら
ない。また、上記Ｄ，Ｓ，θの部品公差，組立て公差が
問題になる場合には、それらの公差を考慮したＤ，Ｓ，
θとして、Ｌ，Ｓ，Ｗを設計する必要があることはいう
までもない。

【００１９】このマルチミラー偏向器１０２の詳細な平
面図を図３に示す。図４は図３のＸ−Ｘ′逆断面図であ
る。

【００２０】基板３０５上に、サスペンション３０１
ａ，３０１ｂに支持されたミラー部３０２ａ，３０２ｂ
およびミラー部を駆動するための電極３０３ａ，３０３
ｂが形成されている。サスペンション３０１ａ，３０１
ｂの基部３０４ａ，３０４ｂは基板３０５に固定されて
いるが、サスペンション３０１ａ，３０１ｂおよびミラ
ー部３０２ａ，３０２ｂは基板３０５から離れて宙に浮
いた形で支持されており、サスペンション３０１ａ，３
０１ｂを軸にして自由に回転できる。

【００２１】サスペンション３０１ｃ，３０１ｄの基部
３０４ｃ，３０４ｄが基板３０５に固定され、これらの
サスペンションに支持されたミラー部３０２ｃ，３０２
ｄ、これらを駆動するための電極３０３ｃ，３０３ｄが
基板３０５上に設けられ、ミラー部３０２ｃ，３０２ｄ
がサスペンション３０１ｃ，３０１ｄにより基板３０５
から離れて宙に浮いて支持されており、サスペンション
３０１ｃ，３０１ｄを軸にして自由に回転できることも
前述と同様である。

【００２２】ここで２つの自由に回転できるミラー部３
０２ａおよび３０２ｃの間には固定のミラー部３０６が
設けられている。

【００２３】基板３０５はシリコン単結晶，ガラス，セ
ラミック等の材料を使用できる。基板は電気絶縁性の材
料で構成するのが好ましいが、電気伝導性あるいは半導
体基板を用いても、表面に電気絶縁膜を構成し、その上
に電極を構成すれば使用が可能である。各電極の一端は
それぞれ可動するミラー部の下方に配置されている。

【００２４】サスペンションはアルミニウム，ニッケ
ル，タンタルあるいはそれらの合金などの電気伝導性の
材料で構成することができる。しかし、多結晶シリコ
ン，酸化シリコンなどの電気絶縁性の材料でも、その下
面に電気伝導性の膜を構成して多層構造とすると、絶縁
性の材料でも用いることが可能である。ミラー部の構成
材料は、使用するレーザ光に対する反射率の高い材料、
たとえば、アルミニウムが適しているが、光の吸収率の
高い材料を用いても、その上に反射率の高い膜あるいは
反射率を増大させる誘電体の多層膜を形成すれば使用が
可能である。

【００２５】電極の材料としては、アルミニウム，ニッ
ケル，タンタル，金，クローム等の電気伝導性の金属ま
たはそれらの合金を用いることが可能である。

【００２６】レーザビームは、２個の可動のミラー部３
０２ａ，３０２ｃと固定のミラー部３０６上の破線の円
で示される部分３０７ａ，３０７ｃ，３０７ｂに出射さ
れ反射される。

【００２７】ここで、たとえば可動のミラー部３０２ａ
を電気的に接地し、電極３０３ａにある一定の電圧を印
加すると、両者に静電的な引力が発生して引合い、ミラ
ー部３０２ａが基板３０５方向に引かれ、サスペンショ
ン３０１ａ，３０１ｂを軸にして回転する。また逆に、
可動のミラー部３０２ｂを電気的に接地し、電極３０３
ｂにある一定の電圧を印加すると、両者に静電的な引力
が発生して引合い、ミラー部３０２ａが基板３０５方向
に引かれ、サスペンション３０１ａ，３０１ｂを軸にし
て逆方向に回転する。したがって、電圧を電極３０３
ａ，３０３ｂのどちらに印加するかを選択すると、ミラ
ー部３０２ａ，３０２ｂを互いに逆の方向に回転させる
ことができる。したがって、このミラー部３０２ａに出
射されているレーザビームの方向を所望の方向に偏向す
ることができる。

【００２８】ここでミラー部３０２ａ，３０２ｃ，３０
６は前述の理由から、数１０〜１００μｍの間隔で配置
し、しかもその大きさが数１０〜１００μｍ角程度の大
きさが必要である。すなわち図３に示したように、ミラ
ー部３０２ａ，３０２ｃ，３０６を互いに近接して配置
しなければならない。ここで、本実施例ではサスペンシ
ョン３０１ａ，３０１ｂとサスペンション３０１ｃ，３
０１ｄを固定ミラー部３０６を挟んで、左右に配置した
ので、サスペンションをそれぞれ互いに干渉することな
く独立に配置でき、各サスペンションの長さや幅を自由
に決定でき、設計の自由度が豊富になる。すなわちサス
ペンションの長さを長く取ると、これを軸にして回転さ
せたときに応力が小さくでき、強度的に安全率が高くで
きる。またサスペンションの長さを長くすると、機械的
な共振周波数が低くなり、短くすると高くなる。したが
って長さを適当に選んでサーボ系の特性に最適化させる
ことができる。

【００２９】サスペンション３０１ａ，３０１ｂ，３０
１ｃ，３０１ｄの軸に対し、ミラー部３０２ａ，３０２
ｂ，３０２ｃ，３０２ｄの形状を左右対象にしたので、
高速でミラーを駆動するときでも、不要な振動が励起さ
れることはなく、安定な制御を行なうことができる。

【００３０】図１の光学系において、反射光の一部はサ
ーボ信号検出素子１０６で検出されているが、この検出
素子には、たとえば、図２（ａ）に示されるように３個
のレーザビームのスポットが反射してきており、これら
のスポットから独立にトラック誤差信号を、たとえばプ
ッシュプル法などで検出することができる。このとき、
これら３個のビームのうち１個のたとえば図３のミラー
部３０６に対応するスポットからのトラッキング誤差信
号をサーボ系にフィードバックしてアクチュエータ（図
示せず）のトラッキングを行ない、残りの２個のスポッ
トからのトラッキング誤差信号を増幅およびフィードバ
ックして、ミラー部３０２ａ，３０２ｂ，３０２ｃ，３
０２ｄの駆動に用いると、ディスクのトラックピッチの
誤差や発光領域２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃのピッチ
誤差があっても、これら３個のスポットはそれぞれ正確
にディスクのトラックをトラッキングすることができ
る。

【００３１】なお、ここでは３個のスポットの場合につ
いて説明したが、基本的にビームの数が何個であっても
同じであり、スポットそれぞれについてそれぞれ駆動す
れば実現できる。

【００３２】以下に前述の実施例のマルチミラー偏向器
を作製する方法の一例について、図５（ａ）〜（ｄ）に
より説明する。これらは図３のＹ−Ｙ′断面に対応す
る。

【００３３】まず、図５（ａ）に示すように、図３の基
板３０５に対応するシリコン単結晶基板４０１に電気絶
縁膜４０２を形成する。ここで基板としては前述のよう
にガラス，セラミック等の材料を用いてもよい。電気絶
縁膜４０２は、酸化シリコン，二酸化シリコン，窒化シ
リコン，窒化アルミニウム等を用いることができるが、
基板が電気絶縁性を有しておれば省略できる。次に、図
３の各電極に対応する電極４０３を電気絶縁膜４０２の
上に形成する。電極４０３も前述したようにアルミニウ
ム，タンタル，クローム，金あるいはその合金で形成で
きる。

【００３４】次に、図５（ｂ）に示すように犠牲層４０
４を形成する。犠牲層としては、ＰＳＧ（Phospher Sil
icate Glass;リンドープの酸化シリコン），フォトレジ
スト，ポリイミド樹脂等を用いることができる。犠牲層
４０４は最初シリコン単結晶基板４０１の全面に形成す
るが、図３の各サスペンションの固定部に相当する部分
だけはこれを除去しておく。

【００３５】次に、図５（ｃ）に示されるようにミラー
部４０５およびサスペンション部４０６を形成する。ミ
ラー部４０５およびサスペンション部４０６は前述のよ
うな材料を選択することができる。ミラー部４０５、サ
スペンション部４０６はスパッタ、ＣＶＤ、蒸着等で成
膜し、フォトリソグラフィの手法で形成できる。

【００３６】次に図５（ｄ）に示すように図５（ｃ）の
状態から犠牲層４０４を除去すると、ミラー部４０５，
サスペンション部４０６は宙に浮いた形で形成できる。
ここで、犠牲層４０４の形成時に、犠牲層４０４が除去
されていたサスペンション３０１ｂの端部の固定部３０
４ｂは、基板４０１に固定されている。

【００３７】このような方法によれば、偏向角度可変の
ミラー列を立体的に基板上に構成することが可能であ
る。また作製方法として、半導体作製に用いられるよう
な薄膜作製方法、エッチング方法を利用することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、マルチビームを用いて
信号を記録再生する光メモリ装置を構成するときに、デ
ィスクのトラックピッチ誤差やレーザアレイのピッチ誤
差に関係なくビームスポットをそれぞれのトラック上に
正確に位置決めできるため、トラックやレーザアレイの
作製精度を高くする必要がない。また、像回転プリズム
等の複雑な機構が必要なく、簡単な構成で光ヘッドを作
製できる。このため転送レートの高い光記録装置を安価
に提供できる。また、可動ミラーを大量に一括して作製
することが可能であり、生産コストの削減に役立てるこ
とが可能である。

【００３９】また本発明による可動ミラーの構造をとれ
ば、サスペンションの軸の構成に自由度を持たせること
が可能で、様々な設計のサスペンションに対応すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図である。

【図２】（ａ）は本発明によるレーザアレイおよびコリ
メータレンズの配置の平面図であり、（ｂ）はその側面
図である。

【図３】マルチミラー偏向器の平面図である。

【図４】図３のＸ−Ｘ′略断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれマルチミラー偏向器
作製の各工程を示す断面図である。

【図６】マルチビームの記録方法の説明図である。

【符号の説明】

１０１ 半導体レーザアレイ １０２ マルチミラー偏向器 １０３ 対物レンズ １０４ コリメータレンズ １０５ ビームスプリッタ １０６ サーボ信号検出素子 １０７ スポットレンズ １０８ 円筒レンズ １０９ 偏光ビームスプリッタ １１０，１１１ 信号検出素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 頼成 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光領域を有する半導体レーザ
   と、各半導体レーザに対応しその光線を偏向させる複数
   の隣接するミラーよりなるミラー列とを備えたマルチビ
   ーム光記録再生装置において、 ミラー列は偏向角度が固定されたミラーと偏向角度を変
   化できるミラーを有していることを特徴とするマルチビ
   ーム光記録再生装置。
2. 【請求項２】 ミラー列のミラーのピッチをＬ、半導体
   レーザとミラー列との間の距離をＳ、各ミラーの幅を
   Ｗ、レーザ光の出射角をθとしたとき、 【数１】 であることを特徴とする請求項１記載のマルチビーム光
   記録再生装置。
3. 【請求項３】 ミラー列の偏向角度が固定されたミラー
   と偏向角度を変化できるミラーとは１枚の基板上に立体
   的に構成されていることを特徴とする請求項１記載のマ
   ルチビーム光記録再生装置。