JPH09198691A - Vcselまたはvcselアレイを有するcdromヘッド - Google Patents

Vcselまたはvcselアレイを有するcdromヘッド

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JPH09198691A
JPH09198691A JP8355614A JP35561496A JPH09198691A JP H09198691 A JPH09198691 A JP H09198691A JP 8355614 A JP8355614 A JP 8355614A JP 35561496 A JP35561496 A JP 35561496A JP H09198691 A JPH09198691 A JP H09198691A
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JP
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laser
optical pickup
pickup head
vertical cavity
light beam
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JP8355614A
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Jan Wen-Bin
ウェンビン・ジアン
Michael S Lebby
マイケル・エス・レビー
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Motorola Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素化および微小化を可能にする光学ピック
アップ・ヘッド(20)を提供する。 【解決手段】 光学ピックアップ・ヘッド(20)はデ
ータ記憶媒体(21)から情報を読み取る。ピックアッ
プ・ヘッド(20)は、光ビームを放出するVCSEL
(29)と、この光ビームをデータ記憶媒体(21)に
方向付ける合焦素子(22)と、データ記憶媒体(2
1)から反射された光を受ける受光素子(14,25)
と、ビームの位置決めを行うトラッキング素子(26)
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、再生用光学ピック
アップ・ヘッド(optical reproducing pickup head) に
関するものである。更に特定すれば、本発明は、半導体
レーザ光源を使用するタイプの再生用光学ピックアップ
・ヘッドに関するものである。
【0002】更により具体的な態様においては、本発明
は再生用光学ピックアップ・ヘッドにおける微小化のた
めの改良に関するものである。
【0003】
【従来の技術】コンパクト・ディスク(compact disk)の
ような表面媒体上に記憶されている情報を読み出すため
の再生用光学ピックアップ・ヘッドは既知である。その
一例として、概略的に発光源と光送受信構造体とから成
る従来のピックアップ・ヘッドがある。
【0004】端的に言えば、従来の再生用光学ピックア
ップ・ヘッドの発光源は、例えば、GaAlAs(砒化
ガリウム−アルミニウム)のような、二重ヘテロ接合型
半導体で形成された、典型的なダイオード・エッジ発光
レーザ(diode edge emittinglaser)で構成されている。
ダイオード・レーザは、その発光位置において、断面が
細長い矩形を有し、その寸法が約0.5マイクロメート
ルx5ないし10マイクロメートル程度の長さであるレ
ーザ・ビームを発光する構成となっている。受光構造体
は、固体レーザで構成された光学読み取りヘッドを含む
読み取り機構と、レンズ、ミラー、およびプリズムを有
する合焦機構とで構成されている。先ず最初に、直線的
に偏光したビームがビーム整形プリズムを通過し、偏光
ビーム・スプリッタ(polarization beam splitter)によ
って反射されて、1/4波長板に向かい、次にレーザ・
ビームをこの1/4波長に通過させることによって、こ
の偏光を円偏光に変化させる。次に、レーザ・ビームは
トラッキング・ミラー(trackingmirror)によって方向が
変えられ、対物レンズによってディスク上で合焦され
る。
【0005】光はディスク表面から反射されて1/4波
長板に戻され、更にレーザ・ビームの偏光が円形モード
から直線モードに変化し、偏光ビーム・スプリッタを通
過して、臨界角プリズム(critical angle prism)によっ
て反射される。臨界角プリズムは、ビーム方向を、投影
されたビームに対して直角に変化させる。次に、光はフ
ォトダイオード・アレイ上に向けられる。フォトダイオ
ードの導電機構(conductivity mechanism)による光強度
の変化が、システムに、ピットからランドおよびその逆
の遷移を知らせる。動作の間、ディスクが回転すると、
ピットはレーザ・ビームを分散させ、ランドはそれを反
射する。反射光の方向および量は、ディスク表面がラン
ドからピットへ、およびその逆に変化する際に変化す
る。これらの変化は、読み取り光学系および電子素子に
よって検出されると、「1」を表わす。光電子回路が反
射信号における変化を検出しない場合、これは一連の0
として解釈され、その数はピットまたはランドの長さに
よって異なる。
【0006】反射光は常に均一で等しくフォトダイオー
ドに分布されている訳ではない。この光強度の変化によ
って、焦点およびトラッキングの調節を行うことができ
る。異なるダイオード対間で光強度の和の相違を計算す
ることによって、システムは焦点およびトラッキング誤
差を補償することができる。
【0007】レーザ・ビームを3部分に分割する回折格
子を利用することにより、トラッキング誤差を検出す
る、別の機構を使用することができる。レーザ・ビーム
は、主トラッキング・ビームと2本の弱いビームとに分
割され、主ビームを中央に維持ように弱いビームをトラ
ックの右側および左側で合焦する。
【0008】コンパクト・ディスクの表面は、主トラッ
ク・ビームと共にサイド・ビームを反射する。トラッキ
ング・エラーを検出するために、1組の別個のフォトダ
イオードを用いる。サイド・ビームの強度が等しくない
とき、システムはサーボ機構を作動させて光学ヘッドを
移動させ、トラッキング誤差を補正する。
【0009】上述の光学読み取りヘッドは、エッジ放出
ダイオード・レーザ(edge emittingdiodelaser)として
知られているタイプの半導体レーザ源を使用する。これ
は、コンパクト・ディスク機器の読み取り光学ヘッドに
用いられている、従来のレーザである。しかしながら、
エッジ放出ダイオードは、光学ヘッド素子の微小化を検
討する場合には、ある限界がある。
【0010】従来の光学ピックアップ・ヘッドにおいて
は、6個以上の光学素子が動作上必要とされている。こ
れらは、レーザ・ダイオード、ビーム・スプリッタ、回
折格子、反射ミラー、対物レンズ、および最終的にコン
パクト・ディスク表面から反射した光の強度を変換する
フォトダイオード・アレイである。この別個素子の量の
結果、光学ピックアップ・ヘッドは厚く大きなものとな
る。
【0011】従来の光学ピックアップ・ヘッドに対する
改良に、光学ピックアップ・ヘッドを構成する個々の素
子の小型化が図れる、ホログラム・レーザ(hologram la
ser)がある。ホログラム・レーザ・ユニットは、3個の
光学素子のみで構成されるので、光学ピックアップ・ヘ
ッドの微小化を可能とする。ホログラム・レーザ・ユニ
ットは、ホログラム・レーザ・ユニット、反射ミラー、
および対物レンズで構成される。一般的な製造において
は、従来のホログラム・レーザは、レーザ・ダイオード
とフォトダイオードとが、銅製ヒートシンク上に三次元
的に集積された構造を有する。従来のレーザ・パッケー
ジは大きくなるため、携帯用コンパクト・ディスク・プ
レーヤの光学ピックアップ・ヘッドには相応しくない。
【0012】更に、構造的45゜ミラー(constructive
45 degreemirror)を有するシリコン(Si)光検出基板
上に、レーザ・ダイオード・ホログラム・ユニットを構
成することにより、光学ピックアップ・ヘッドの微小化
において、別の改良が得られている。次いで、このホロ
グラム光学素子は、プラスチック成形された平面パッケ
ージ内でレーザ・ダイオードと一体化される。
【0013】レーザ・ダイオード・ホログラムはSi光
検出器基板上に構成され、この構造体の製造において必
須の部分は、基板上に構成されレーザ・ダイオードから
放出されたレーザ・ビームを反射する、45゜マイクロ
ミラーである。レーザ・ダイオードが、この45゜マイ
クロミラー上にレーザ・ビームを放出すると、レーザ・
ビームは基板に垂直に反射される。Si基板上のマイク
ロミラーの構造は、レーザ・ダイオード・ホログラムの
機能にとっては非常に重要である。レーザ・ダイオード
はSi基板の中空面(hollow surface)上に取り付けられ
ているので、その結果平面状で小型の構造体が得られ
る。レーザ・ダイオードおよび光検出器は、マイクロミ
ラーおよびホログラフ光学素子の仲介によって、光学的
に結合可能である。この構成において、レーザ・ダイオ
ードの左側および右側双方に、一対の光検出器を取り付
けることが可能である。
【0014】レーザ・ダイオード・ホログラム・ユニッ
トは、スポット・サイズ検出方法を利用して、サーボ機
構を用いてレーザ・ビームの合焦を行う。エッジ放出ダ
イオード・レーザから放出されたレーザ・ビームは、マ
イクロミラーによって、Si光検出基板に垂直に反射さ
れる。このレーザ・ビームは、ホログラム光学素子上の
格子パターンを通過し、その際に格子パターンは主レー
ザを3本のビームに分割する。これら3本のビームはホ
ログラム光学素子の下面を通過する。3本のビームは、
合焦用対物レンズによって、コンパクト・ディスク上で
合焦される。コンパクト・ディスクの反射面からの各反
射ビームは、一対の光検出器上で検出される。各光検出
器は、信号を検出するための5個の素子を有する。これ
らの信号は、光学ヘッド機構によって用いられ、FES
(合焦誤差信号)、TES(トラッキング誤差信号)、
およびRFS(データ信号)のような信号の合焦を行
う。これら様々な合焦およびトラッキング補正用信号
は、数学的に以下のように記述される。
【0015】FES=[1+3+5]−[2+4+6] TES=[T1−T2]+[T3−T4] RFS=[1+3+5]+[2+4+6] レーザ・ダイオード・ホログラムの生産において必須の
要素は、Si基板上に平坦な光学面を有するマイクロミ
ラーを正確に製造することである。シリコン基板上で正
確な45゜の角度を得る方法は、この角度でシリコン基
板にエッチングを行うことである。異方性エッチングさ
れたSi基板の断面は、<111>平面を有し、<10
0>面からの角度は54゜である。二段階プロセスにお
いて、既に9゜だけ<110>面に向かって傾斜してい
る<100>面を有するSi基板に、化学的エッチング
による異方性エッチングを行うと、その結果、レーザ・
ビームを適正に反射するために必要な45゜の表面が得
られる。マイクロミラーを製造する際に、レーザ・チッ
プの頂角(top corner)は除去される。
【0016】薄く、小さいポケット・サイズのコンパク
ト・ディスク・プレーヤを実現するためには、かかるデ
ィスク・プレーヤの光学ピックアップ・ヘッドの微小化
を図る必要がある。従来の光学ピックアップ・ヘッド
は、多くの素子を含んでいるため、大きな構造体が必要
となる。エッジ放出レーザ・ダイオードやホログラム・
ユニットは、光学ピックアップ・ヘッドの微小化を可能
にする。しかしながら、このユニットの設計は、レーザ
・ビームを基板に垂直な方向に転換させるために、マイ
クロミラーをSi光検出基板上に構成しなければならな
い。マイクロミラーを構成するには、費用がかかりしか
も労働集約的な製造プロセスを伴うことになる。
【0017】従来の光学再生用ピックアップ・ヘッドや
基板実装型エッジ放出ピックアップ・ヘッドを含む前述
の手段は、表面媒体上に記憶されている情報の適切なピ
ックアップおよび再生を可能にするものである。しかし
ながら、その構成は、全て満足のいくものではないこと
が証明されている。例えば、従来のピックアップ・ヘッ
ドには、微小化には余りにも多くの個別素子が含まれて
いる。エッジ放出レーザ・ホログラム・ピックアップ・
ヘッドは、マイクロミラーを作成するために、多量のシ
リコン基板エッチング作業を必要とする。
【0018】したがって、従来技術に固有の前述のおよ
びその他の不完全性を補うことができれば、非常に有利
であろう。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、光学再生用ピックアップ・ヘッドにおける改良
をもたらすことである。
【0020】本発明の他の目的は、特に光学ピックアッ
プ・ヘッドのトラッキング系に用いるのに適した改良を
もたらすことである。
【0021】本発明の他の目的は、エッジ放出レーザ・
ホログラムを用いたホログラム光学再生用ヘッドのため
に、改良された手段を提供することである。
【0022】本発明の更に他の目的は、垂直空洞レーザ
・ホログラム光学ピックアップ・ヘッド(vertical cavi
ty laser hologram optical pickup head)のトラッキン
グ系のために、改良された手段を提供することである。
【0023】本発明の更に別の目的は、比較的素子が少
ない、簡素化された光学ピックアップ・ヘッドを提供す
ることである。
【0024】本発明の更に別の目的は、微小化が可能な
光学ピックアップ・ヘッドを提供することである。
【0025】本発明の更にまた別の目的は、光学ピック
アップ・ヘッドの大幅なコスト削減を図った、前述によ
る手段および改良を提供することである。
【0026】
【課題を解決するための手段】端的に言えば、本発明の
望ましい目的を達成するために、その好適実施例によれ
ば、データ記憶媒体から情報を読み出すための光学ピッ
クアップ・ヘッドが提供される。このピックアップ・ヘ
ッドは、光ビームを放出する垂直空洞表面放出レーザ
(VCSEL)と、光ビームをデータ記憶媒体上に方向
付ける合焦手段と、データ記憶媒体から反射された光を
受ける受光手段と、トラッキング手段とを含む。
【0027】より具体的な実施例では、トラッキング手
段は、VCSELと合焦手段との中間に配置されたビー
ム・スプリッタを含む。合焦手段は、ビーム経路に沿っ
て直列に配置された、1/4波長板と合焦レンズとを含
む。受光手段は、データ記憶媒体からの光を受ける、複
数の光検出器を含む。
【0028】他の実施例によれば、光学ピックアップ・
ヘッドは、更に、基板を含み、この基板はVCSELを
受容するための凹部を有し、光検出器を含む。光検出器
は、基板内に形成された複数のフォトダイオードを含
み、合焦手段はビーム経路内に配置されたホログラムを
含む。
【0029】光学ピックアップ・ヘッドの更により具体
的な実施例によれば、トラッキング手段は、VCSEL
の両対向側に配置され、VCSELが放出するビームに
ほぼ平行な光ビームを放出する、第1トラッキングVC
SLEと第2トラッキングVCSELとを含む。
【0030】本発明の上述のおよび更に別の目的および
利点、ならびにより具体的な目的および利点は、添付図
面と関連付けられた以下の好適実施例の詳細な説明か
ら、当業者には容易に明白となろう。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例について説明する。尚、図面においては、同様
の参照文字は、種々の図面にわたって、対応する素子を
示すものとする。まず最初に図1に注目すると、従来の
エッジ放出レーザ光学ピックアップ・ヘッド10が示さ
れている。エッジ放出レーザ・ダイオード19は、コリ
メート・レンズ18およびビーム整形用プリズム17を
通過する経路に沿って、レーザ・ビームを放出する。次
に、レーザ・ビームは、偏光ビーム・スプリッタ14に
よって反射されて1/4波長板13に向けられ、この1
/4波長板13が更にレーザの偏光を変化させ、対物レ
ンズ12によって、コンパクト・ディスク11の表面の
ような、データ記憶媒体上にレーザ・ビームを合焦させ
る。レーザ・ビームはコンパクト・ディスク11から反
射され、1/4波長板13を通過する。1/4波長板1
3は更にレーザ・ビームの偏光を変化させる。レーザ・
ビームは臨界角プリズム(critical angle prism)15に
よって反射され、投影時のビームに対して直角に、ビー
ムの方向が変化する。こうして、光はフォトダイオード
のアレイの方向に送出される。四分光検出プレート(qua
drant photodetector plate)16上のフォトダイオード
の導電機構(conductivity mechanism)による光強度の変
化が、ピットからランドへの遷移およびその逆を、シス
テムに知らせることになる。これは、従来の構成におけ
るエッジ放出ダイオード・レーザ光学ピックアップ・ヘ
ッド10の機構を説明するものである。レーザ・ビーム
は、異方性発散角(anisotropic divergingangle)を有す
る発散ビーム(diverging beam)である。レーザ・ダイオ
ード19からの発散ビームは、直線的に偏光したレーザ
・ビームであり、コリメート・レンズ19上に到達し、
ここでほぼ平行な光線のビームに変換され、更に、レー
ザ・ビームの整形のために、ビーム整形プリズム17に
向けて送出される。次に、レーザ・ビームは偏光ビーム
・スプリッタ14上に送出される。更に、ビーム・スプ
リッタ14からの直線偏光レーザ・ビームは14波長板
13に入射し、ここでレーザ・ビームは円形偏光レーザ
・ビームに変換され、続いて対物合焦レンズ12に到達
する。対物レンズ12を通過したビームは、ほぼ円形の
断面形状を有する合焦ビームであり、直径が約1マイク
ロメートルのスポットを有し、コンパクト・ディスク1
1上で合焦される。
【0032】コンパクト・ディスク11上には、ディス
ク表面上に刻設されたランドおよびピットによって情報
が符号化されている。ランドおよびピットは、ディスク
表面上に記憶されている情報の記録のために、合焦状態
のレーザ・ビームを反射させるか、あるいはこのビーム
を発散させる。ディスク表面から反射されたビームは、
対物レンズ12を通過して、1/4波長板13に衝突
し、これによって円形偏光ビームから直線偏光ビームに
再び変換される。1/4波長板13からの変換ビーム
は、ビーム・スプリッタ14によって反射され、臨界角
プリズム15に衝突し、四分光検出器16上に偏向さ
れ、データ信号が得られる。
【0033】四分光検出器16は、4個の光検出素子か
ら成り、これらは同一の寸法を有する。四分光検出器1
6に供給される入射光のスポットは、合焦レンズ12の
動作によって、楕円から真円を通って再び楕円にと、そ
の形状が変化する。焦点の調節は、光検出器D1,D 2
らの和信号を利用し、光検出器D3,D 4からの信号の和
を減算することによって行われる。また、合焦レンズ1
2の調節は、各側からの信号の和を求めることによって
行う。即ち、四分円の一方の半球上に配された2個の対
向する光検出素子における再生信号の和と、第2の半球
上の2個の光検出素子における再生信号の和との間の差
を求める。合焦誤差信号は、対物合焦レンズ12を移動
させる制御装置に適している。トラッキング誤差信号
は、また、左側の和としての光検出器D1 ,D3 の和、
および右側の和としての光検出器D2,D 4の和によって
示されるように、左右各側の2個の光検出素子における
再生信号の和の間の差を利用して、得ることも可能であ
る。合焦誤差は、左側の信号の和と右側の信号の和との
間の差である。このトラッキング誤差信号によって、四
分円光検出器16の左側および右側からの光検出器信号
における差から0信号を発生するように、対物合焦レン
ズ12または光学系全体を制御する。
【0034】図2は、VCSEL光学ピックアップ・ヘ
ッドの実施例であり、全体的に20で示されている。垂
直表面放出レーザ29は、コリメート・レンズ28を通
過する経路に沿って、レーザ・ビームを放出する。次
に、レーザ・ビームは偏光ビーム・スプリッタ24によ
って反射されて、1/4波長板23に向けられ、この1
/4波長板23が更にレーザの偏光を変化させ、対物レ
ンズ22によって、コンパクト・ディスク21の表面上
にレーザ・ビームを合焦させる。読み取りにレーザを用
いるあらゆるデータ記憶媒体が、本発明によって読み取
り可能であることは、当業者には容易に理解されよう。
レーザ・ビームはコンパクト・ディスク21から反射さ
れ、1/4波長板23を通過する。1/4波長板23は
更にレーザ・ビームの偏光を変化させる。レーザ・ビー
ムは臨界角プリズム(critical angle prism)25によっ
て反射され、投影時のビームに対して直角に、ビームの
方向が変化する。こうして、光はフォトダイオードのア
レイの方向に送出される。四分光検出プレート26上の
フォトダイオードの導電機構による光強度の変化が、ピ
ットからランドへの遷移およびその逆を、システムに知
らせることになる。これは、本発明の教示によって構成
されたVCSEL光学ピックアップ・ヘッド20の機構
を説明するものである。
【0035】VCSEL29からのレーザ・ビームは、
コリメート・レンズ28を通過し、偏光ビーム・スプリ
ッタ24に向けられる。次に、ビーム・スプリッタ24
からの直線偏光レーザ・ビームは、1/4波長板23に
衝突し、対物レンズ22を通過する。合焦ビームはほぼ
円形の断面形状を有する合焦ビームであり、直径が約1
マイクロメートルのスポットを有し、コンパクト・ディ
スク21上で合焦される。
【0036】コンパクト・ディスク21上には、ディス
ク表面上に刻設されたランドおよびピットによって情報
が符号化されている。ランドおよびピットは、ディスク
表面上に記憶されている情報の記録のために、合焦状態
のレーザ・ビームを反射させるか、あるいはビームを発
散させる。ディスク表面から反射されたビームは、対物
レンズ22を通過して、1/4波長板23に衝突し、こ
れによって円形偏光ビームから直線偏光ビームに再び変
換される。1/4波長板23からの変換ビームは、ビー
ム・スプリッタ24によって反射され、臨界角プリズム
25に衝突し、四分光検出器26上に偏向され、データ
信号が得られる。
【0037】四分光検出器26は、4個の光検出素子か
ら成り、これらは同一の寸法を有する。四分光検出器2
6に供給される入射光のスポットは、合焦レンズ22の
動作によって、楕円から真円を通って再び楕円にと、そ
の形状が変化する。焦点の調節は、光検出器D1,D 2
らの和信号を利用し、光検出器D3,D 4からの信号の和
を減算することによって行われる。また、合焦レンズ2
2の調節は、各側からの信号の和を求めることによって
行う。即ち、四分円の一方の半球上に配された2個の対
向する光検出素子における再生信号の和と、第2の半球
上の2個の光検出素子における再生信号の和との間の差
を求める。合焦誤差信号は、対物合焦レンズ22を移動
させる制御装置に適している。トラッキング誤差信号
は、また、左側の和としての光検出器D1 ,D3 の和、
および右側の和としての光検出器D2,D 4の和によって
示されるように、左右各側の2個の光検出素子における
再生信号の和の間の差を利用して、得ることも可能であ
る。合焦誤差は、左側の信号の和と右側の信号の和との
間の差である。このトラッキング誤差信号によって、四
分円光検出器26の左側および右側からの光検出器信号
における差から0信号を発生するように、対物合焦レン
ズ22または光学系全体を制御する。
【0038】VCSEL光学ピックアップ・ヘッド20
は、従来のエッジ放出ダイオード・レーザ19において
用いられていたプリズム17を必要としない、垂直空洞
表面放出レーザ29を組み込むことによって、従来のエ
ッジ放出レーザ光学ヘッド10の改良を図るものであ
る。垂直空洞表面放出レーザ29によって放出されるレ
ーザ・ビームは良質であり、しかもビーム整形部リズム
17を必要としない。
【0039】事実上全ての構成におけるVCSEL29
の基本は、2つのミラー・スタック間に狭持されている
活性領域である。VCSEL29を活性化するには、電
流を駆動してミラー・スタックおよび活性領域を通過さ
せる必要がある。一般的に、これを達成するには、レー
ザの一端においてミラー・スタックを横切る第1電極を
配置し、レーザの他端においてミラー・スタックを横切
る第2電極を配する。これら電極の一方は、通常、光放
出のための中央開口を規定する。
【0040】従来の光学ピックアップ・ヘッド10に対
する1つの改良は、光学ピックアップ・ヘッドを構成す
る個別素子の減少を可能にする、ホログラム・レーザ・
ユニットである。図3は、光学ピックアップ・ヘッドの
部分30の微小化において得られた、更に別の改良を示
す。この改良は、エッジ放出ダイオード32からのレー
ザ・ビームを反射させて基板31に対して垂直なビーム
とする、構造的45゜角度マイクロミラー34を有する
シリコン光検出基板34上に、エッジ放出レーザ・ダイ
オード・ユニット32を構成することによって得られ
た。この構成において、シリコン基板31上に2つの光
検出素子33を形成することが可能である。レーザ・ダ
イオード32はシリコン光検出基板31上に構成され
る。この構造体の製造における必須の部分は、図4に示
すように、放出されたレーザ・ビームを反射するように
基板31上に構成された、45゜マイクロミラー34で
ある。エッジ放出レーザ・ダイオード32は、シリコン
基板31上にエッチングで形成された45゜マイクロミ
ラー34に向けて、レーザ・ビームを放出する。部分3
0の生産における必須の要素は、シリコン基板31上
に、光学的に平坦な表面を有するマイクロミラー34を
正確に作成することである。シリコン基板31上に正確
な45゜の角度を得る方法は、シリコン基板31上にあ
る角度でエッチングすることである。異方性エッチング
が行われたシリコン基板の断面は、<111>平面を有
し、<100>面からの角度は54゜である。二段階プ
ロセスにおいて、既に9゜だけ<110>面に向かって
傾斜している<100>面を有するSi基板に、化学的
エッチングによる異方性エッチングを行うと、その結
果、レーザ・ビームを適正に反射するために必要な45
゜の表面が得られる。マイクロミラー34を形成する際
の製造の詳細を更に説明すると、レーザ・チップの頂角
は除去される。
【0041】従来の光学ピックアップ・ヘッド10に対
する更に別の改良は、ホログラム光学素子55を含ませ
ることによって、図5に示すようなエッジ放出ダイオー
ド・レーザ・ホログラム光学ピックアップ・ヘッド50
を完成し、光学ピックアップ・ヘッド10を構成する個
別素子の減少を可能とすることである。エッジ放出ダイ
オード・レーザ・ホログラム光学ピックアップ・ヘッド
50はエッジ放出ダイオード・レーザ32を有するホロ
グラム光学素子55と、シリコン光検出基板31上にエ
ッチングで形成され、ホログラム光学素子55のホログ
ラム表面を介してレーザ・ビームを反射する45゜反射
マイクロミラー34とで構成されている。
【0042】図6は、本発明の教示にしたがって構成さ
れた、垂直空洞表面放出レーザ光学ピックアップ・ヘッ
ドの他の実施例であり、全体的に60で示されている。
光学ピックアップ・ヘッド60は、ある経路に沿ってレ
ーザ・ビームを放出するVCSEL62を含み、半導体
基板61上の凹部64内に載置されている。ピックアッ
プ・ヘッド60は、更に、格子66を有するホログラム
光学素子65を含み、主レーザ・ビームを全多岐的に3
つの別個部分に分割する。尚、ホログラム領域は合焦用
レンズ素子とビームの偏光を変化させる板素子とを一体
的に含むので、ホログラム素子65はレンズおよび1/
4波長板と同様に作用することは理解されよう。分割さ
れたビームは光検出器63上で反射される。光検出器6
3は各々5個の素子で構成されており、各素子が光検出
器となっている。これらの素子は実質的に既知の光検出
器のいずれでもよいが、好ましくはフォトダイオードか
ら成るものである。
【0043】図7を参照すると、半導体基板61上に取
り付けられた、垂直空洞表面放出レーザ62が示されて
おり、更にVCSEL62から放出された特定レーザ・
ビームも示されている。
【0044】図8にホログラム光学素子65が示されて
おり、この図では、垂直空洞表面放出レーザ62が、基
板61に対して垂直に、そしてホログラム光学素子65
の下面上にある格子66を通過するレーザ・ビームを放
出する。このレーザ・ビームは、ホログラフ光学素子6
5の上面上にあるホログラフ領域67によって偏光され
る。
【0045】図9を参照すると、基板61が示されてお
り、各々5個の素子から成る2つの光検出器63を含
む。更に図10、図11、図12を参照すると、左側の
光検出器63の内3個の中間素子が別個に素子91,9
2,93として表記されており、対向する光検出器で
は、素子94,95,96として表記されている。図1
0ないし図12は、焦点誤差補正用に可能な合焦ロジッ
クを示す。この構成では、VCSEL62の左側および
右側双方にあり、各々5個の素子から成る一対の光検出
器63が、先に記したように、焦点およびトラッキング
誤差を補正する。
【0046】ピックアップ・ヘッド60は、スポット・
サイズ検出方法を利用し、サーボ機構を用いてレーザ・
ビームの合焦を行う。垂直空洞表面放出レーザ62から
放出されるレーザ・ビームは、基板61に対して垂直で
ある。レーザ・ビームは、ホログラム光学素子65上の
格子パターン66を通過し、主レーザ・ビームが3本の
ビームに分割され、ホログラム光学素子65の下面を通
過する。これら3本のビームは、ホログラム領域67に
よって、コンパクト・ディスク上で合焦される。コンパ
クト・ディスクの反射面からの各反射ビームは、一対の
光検出器63によって検出される。これらの信号は、光
学ヘッド機構によって用いられ、FES(合焦誤差信
号)、TES(トラッキング誤差信号)、およびRFS
(データ信号)のような信号の合焦を行う。これら種々
の合焦およびトラッキング補正用信号は、数学的に以下
のように記述される。
【0047】 FES=[91+93+95]−[92+94+96] TES=[T1−T2]+[T3−T4] RFS=[91+93+95]+[92+94+96] T1およびT2と表記されている素子は、図9に示す基
板61の左側の5個の素子光検出器63の内の最上位光
検出素子および最下位光検出素子である。T3およびT
4と表記されている素子は、図9に示す基板61の右側
の5個の素子光検出器63の内の最上位光検出素子およ
び最下位光検出素子である。
【0048】図13を参照すると、全体的に110と付
番したVCSELの更に他の実施例が示されている。V
CSEL光学ピックアップ・ヘッド110は、概略的に
ピックアップ・ヘッド60と類似しており、ある経路に
沿ってレーザ・ビームを放出し半導体基板111上の凹
部114内に載置されたVCSEL112と、ホログラ
ム領域116を有するホログラム光学素子115と、各
々5個の素子から成り、基板111内において凹部11
4の各側に形成された光検出器113とを含む。先の実
施例の場合と同様、各素子が光検出器となっている。こ
れらの素子は、実質的に既知の光検出器のいずれでもよ
いが、好ましくはフォトダイオードから成る。
【0049】ピックアップ・ヘッド110のピックアッ
プ・ヘッド60との相違点は、ピックアップ・ヘッド1
10は、レーザ・ビームを3部分に分割する偏向格子6
6を利用するのとは異なる、トラッキング誤差検出機構
を含むことである。この実施例では、トラッキングVC
SEL120,121は、凹部114内において、VC
SEL112の対向側に設置されており、トラッキング
・ビームを放出し、光検出器113がこれを検出する。
ホログラム光学素子115はビーム分割用格子66を必
要としないので、3個のVCSELアレイによって、光
学ピックアップ・ヘッド110を一層微小化することが
可能となる。レーザ・ビームは主トラッキング・ビーム
となり、2本のビームがトラックの左側および右側で合
焦され、主ビームを中央に保持する。
【0050】図14は、ホログラム領域116を有する
ホログラフ光学素子115を示す。ホログラム領域11
6には、VCSEL112およびトラッキングVCSE
L120,121からの3本のレーザ・ビームが入射
し、先に記したように、トラッキング誤差を補正する。
【0051】コンパクト・ディスクの表面は、主トラッ
キング・ビームと共にサイド・ビームを反射する。光検
出器113を用いて、トラッキング誤差を検出する。サ
イド・ビームの強度が等しくない場合、システムはサー
ボ機構を作動させ、光学ヘッドを移動させてトラッキン
グ・誤差を補正する。反射光は常に均一に等しく光検出
器113上に分布される訳ではない。この光強度の変化
によって、焦点およびトラッキングの調節が可能とな
る。異なる光検出器対における光強度の和の間の差を計
算することによって、システムは焦点およびトラッキン
グ誤差を補償することができる。
【0052】例示の目的でここに選択した実施例に対す
る様々な変更や修正は、当業者には容易に想起されよ
う。かかる修正や改造が本発明の精神から逸脱しない範
囲においては、特許請求の範囲の公正な解釈によって評
価される、本発明の範囲内に含まれることを意図するも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】コリメート・レンズおよびビーム整形プリズム
を有するエッジ放出レーザを用いた、従来の光学ピック
アップを示す簡略構成図。
【図2】本発明の教示によって構成された光学ピックア
ップの実施例を示す簡略構成図。
【図3】シリコン基板上に取り付けられたエッジ放出レ
ーザ・ダイオードの等幅図。
【図4】シリコン基板上に形成された45゜マイクロミ
ラーからのレーザ・ビームの反射を示す、図3の線4−
4に沿った断面図。
【図5】ホログラフ光学素子を示す、図3の図に対応す
る、エッジ放出レーザ・ダイオード・ユニットの複合等
幅図。
【図6】本発明の教示によって構成された光学ピックア
ップ・ヘッドの他の実施例の複合等幅図。
【図7】シリコン基板上に取り付けられた、本発明によ
る垂直空洞表面放出レーザを示す、図6の線7−7に沿
った断面図。
【図8】主レーザ・ビームを3本のビーム、即ち、主ビ
ームと2本のトラッキング誤差補正用サイド・ビームと
に分割する格子を示す、ホログラフ光学ユニットの簡略
構成図。
【図9】各々本発明による垂直空洞表面放出レーザと2
個の5素子光検出器とを示す、図6のシリコン基板の平
面図。
【図10】光検出器の中央にある素子およびその動作を
示す、図9の部分図。
【図11】光検出器の中央にある素子およびその動作を
示す、図9の部分図。
【図12】光検出器の中央にある素子およびその動作を
示す、図9の部分図。
【図13】本発明の教示によって構成された光学ピック
アップ・ヘッドの他の実施例の複合等幅図。
【図14】図13の実施例の簡略構成図。
【符号の説明】
10 放出レーザ光学ピックアップ・ヘッド 11 コンパクト・ディスク 12 対物レンズ 13 1/4波長板 14 偏光ビーム・スプリッタ 15 臨界角プリズム 16 四分光検出プレート 17 ビーム整形用プリズム 18 コリメート・レンズ 19 エッジ放出レーザ・ダイオード 20 VCSEL光学ピックアップ・ヘッド 21 コンパクト・ディスク 22 対物レンズ 23 1/4波長板 24 偏光ビーム・スプリッタ 25 臨界角プリズム 26 四分光検出プレート 28 コリメート・レンズ 29 垂直表面放出レーザ 31 シリコン基板 32 エッジ放出ダイオード 33 光検出素子 34 45゜角度マイクロミラー 50 エッジ放出ダイオード・レーザ・ホログラム光
学ピックアップ・ヘッド 55 ホログラム光学素子 60 垂直空洞表面放出レーザ光学ピックアップ・ヘ
ッド 61 半導体基板 62 VCSEL 63 光検出器 65 ホログラム光学素子 66 格子 67 ホログラフ領域 91,92,93,94,95,96 光検出器 110 VCSEL光学ピックアップ・ヘッド 111 半導体基板 112 VCSEL 113 光検出器 114 凹部 115 ホログラム光学素子 116 ホログラム領域 120,121 トラッキングVCSEL D1 ,D2 ,D3 ,D4 光検出器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】データ記憶媒体(21)から情報を読み取
    る光学ピックアップ・ヘッド(20)であって:ある経
    路に沿って光ビームを放出する垂直空洞表面放出レーザ
    (29);前記光ビームを前記データ記憶媒体(21)
    に方向付ける合焦手段(22);前記データ記憶媒体
    (14,25)から反射された光を受ける受光手段(2
    6);および前記光ビームの位置決めを行うトラッキン
    グ手段(26);から成ることを特徴とする光学ピック
    アップ・ヘッド(20)。
  2. 【請求項2】データ記憶媒体から情報を読み取る光学ピ
    ックアップ・ヘッド(60)であって:ある経路に沿っ
    て光ビームを放出する垂直空洞表面放出レーザ(2
    9);前記垂直空洞表面放出レーザ(62)を搭載し、
    光検出器(63)を含む半導体基板(61);前記デー
    タ記憶媒体に前記光ビームを方向付ける合焦手段;前記
    データ記憶媒体から反射された光を受ける受光手段(6
    5,66);および前記光ビームの位置決めを行うトラ
    ッキング手段(63);から成ることを特徴とする光学
    ピックアップ・ヘッド(60)。
  3. 【請求項3】データ記憶媒体から情報を読み取る光学ピ
    ックアップ・ヘッドであって:ある経路に沿って光ビー
    ムを放出する垂直空洞表面放出レーザ(9);前記光ビ
    ームを合焦するレンズ素子(22);前記光ビームの偏
    光を変化させる板状素子(24);反射した前記光ビー
    ムを受けるフォトダイオード・アレイ(D1〜D4);
    および前記光ビームの位置決めを行うトラッキング手段
    (26);から成ることを特徴とする光学ピックアップ
    ・ヘッド。
  4. 【請求項4】前記トラッキング手段は、前記垂直空洞表
    面放出レーザ(112)を中心として対向する両側に配
    置され、前記垂直空洞表面放出レーザ(112)によっ
    て放出されるビームとほぼ平行な光ビームを放出する、
    第1トラッキング垂直空洞表面放出レーザ(120)
    と、第2トラッキング垂直空洞表面放出レーザ(12
    1)とを含むことを特徴とする請求項3記載の光学ピッ
    クアップ・ヘッド。
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