JPH09198692A - 並列読取りｖｃｓｅｌ ｃｄ−ｒｏｍヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超小型かつ低価格でありながら、高速読み出
しが可能な並列読み出しデータピックアップヘッドアセ
ンブリを実現する。 【解決手段】 データ記憶媒体３５から情報を読み取る
ための光学的ピックアップヘッドパッケージ３０であ
る。該ピックアップヘッドパッケージ３０はデータ記憶
媒体３５上に光ビームを向けるためのホログラム光学的
エレメント３１を通して光ビームを放射するＶＣＳＥＬ
のアレイ３３、データ記憶媒体３５から反射された光を
受けるための複数の光検出器３９、およびビームを位置
付けるためのトラッキング機構３７，３８を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は光学的再生ピック
アップヘッドに関する。

【０００２】さらに詳細には、本発明は記憶媒体からデ
ータを読み取るためのアクセスタイムを低減するための
光学的再生ピックアップヘッドの改良に関する。

【０００３】さらに特定的には、本発明は超小型化のた
めの光学的再生ピックアップヘッドにおける改良に関す
る。

【０００４】

【従来の技術】コンパクトディスクのような表面媒体上
に記憶された情報を読み取るために光学的再生ピックア
ップヘッドがよく知られている。その例としては一般に
発光源および光送信および受信アセンブリからなる伝統
的な光学的ピックアップヘッドがある。

【０００５】簡単にいえば、伝統的な光学的再生ピック
アップヘッドの発光源は、例えば、ＧａＡｌＡｓ（ガリ
ウム−ひ化アルミニウム）のダブルヘテロ接合型の半導
体で形成される典型的なエッジ放射ダイオードレーザか
ら構成される。該ダイオードレーザはその発光位置で２
分の１マイクロメートル×５〜１０マイクロメートルの
長さの概略の寸法を有する細長い矩形の断面形状を有す
るレーザビームを放射するよう構成される。

【０００６】光受信アセンブリは、レンズ、ミラー、お
よびプリズムを有する集束メカニズムを備えた、固体レ
ーザを含む光学的読取りヘッドを含む読取りメカニズム
から構成される。最初に、直線的に偏光したレーザビー
ムはビーム成形プリズムを通って進行し、かつ偏光ビー
ムスプリッタにより４分の１波長プレートに向かって反
射される。この偏光は次にレーザビームを前記４分の１
波長プレートを通すことにより円偏光へと変えられる。
レーザビームは次にトラッキングミラー（ｔｒａｃｋｉ
ｎｇ ｍｉｒｒｏｒ）によって導かれかつ対物レンズに
よってディスク上に集束される。

【０００７】光はディスク面から前記４分の１波長プレ
ートへと反射し戻され、前記４分の１波長プレートはさ
らにレーザビームの偏光を円モードから直線的なものに
戻しかつ偏光ビームスプリッタを通り、そして臨界角プ
リズムによって反射され、該臨界角プリズムはビームの
方向を投射されたビームに対して直角に変える。光は次
にフォトダイオードのアレイに向けられる。フォトダイ
オードの伝導メカニズムを通る光の強度の変化はシステ
ムにピットからランドおよび逆の遷移を通知する。動作
においては、ピットはディスクが回転するに応じてレー
ザビームを散乱させ、かつランドはそれを反射させる。
反射光の方向および量はディスク面がランドからピット
へおよびその逆に変わるとき変化する。読取り用光学的
および電子的装置によって検出される、これらの変化は
“１”を表す。もし光電子回路が反射信号に何らの変化
も検出しなければ、それは一連のゼロと解釈され、その
数はピットまたはランドの長さに依存する。

【０００８】反射された光はフォトダイオードアレイの
上に常に一様かつ等しく分布するものではない。この光
の強度の変化はフォーカスおよびトラッキング調整を可
能にする。異なる対のダイオードにおける光の強度の和
の間の差を計算することにより、システムはフォーカス
およびトラッキング誤差を補償することができる。

【０００９】レーザビームを３つの部分に分割する回折
格子を使用することによりトラッキングエラーを検出す
るために異なるメカニズムを使用することができる。前
記レーザビームはメイントラッキングビームとなり、該
メイントラッキングビームは主ビームを中央に保つため
にトラックの左および右側に集束される２つのより弱い
ビームを備えている。

【００１０】コンパクトディスクの表面は前記サイドビ
ームを主トラッキングビームと共に反射する。トラッキ
ングエラーを検出するために別個の組のフォトダイオー
ドが使用される。サイドビームが等しい強度でない場合
は、システムはサーボ機構を作動させ、該サーボ機構は
トラッキングエラーを修正するために光学的ヘッドを移
動させる。

【００１１】説明した光学的読取りヘッドはエッジ放射
ダイオードレーザとして知られた形式の半導体レーザ光
源を使用する。これはコンパクトディスク機器の読取り
光学ヘッドにおいて使用される伝統的なレーザである。
しかしながら、エッジ放射ダイオードレーザは光学的ヘ
ッド部品の超小型化を考える場合にある制限を有する。

【００１２】伝統的な光学的ピックアップヘッドでは、
６個より多くの光学部品が動作のために必要とされる。
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、およびコンパクトディス
クの面から反射された光の強度を最終的に解釈するフォ
トダイオードアレイである。別個の部品の量のため、光
学的ピックアップヘッドは厚くかつ大きくなる。

【００１３】伝統的な光学的ピックアップヘッドに対す
る改善はホログラムレーザユニットであり、これは光学
的ピックアップヘッドを構成する個別部品の低減を可能
にする。ホログラムレーザユニットは光学的ピックアッ
プヘッドを超小型化できるようにするが、この理由は該
ユニットが２つの光学部品のみ、すなわちホログラム光
学エレメントおよび反射ミラーのみ、から構成されるか
らである。一般的な製造では、伝統的なホログラムレー
ザユニットは銅のヒートシンク上に３次元的に集積され
たレーザダイオードおよびフォトダイオードからなる。
伝統的なレーザパッケージは大きくかつ携帯用コンパク
トディスクプレーヤの光学的ピックアップヘッドにとっ
ては不適切なものである。

【００１４】光学的ピックアップヘッドの超小型化にお
いてさらなる改善が、構成された（ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ
ｅｄ）４５度ミラーを備えたシリコン（Ｓｉ）基板上に
レーザダイオードのホログラムユニットを構成すること
によって得られた。該ホログラム光学エレントは次にプ
ラスチックモールドされたフラットパッケージにレーザ
ダイオードと共に一体化される。

【００１５】前記レーザダイオードのホログラムはＳｉ
基板上に構成され、このアセンブリの製造の本質的な部
分はレーザダイオードからの放射されたレーザビームを
反射するため前記基板上に構成される４５度のマイクロ
ミラーである。レーザダイオードは該４５度マイクロミ
ラーに向けてレーザビームを放射しかつ該ビームは基板
に垂直に反射される。Ｓｉ基板上にマイクロミラーを構
成することはレーザダイオードのホログラムの機能にと
ってクリティカルなものである。レーザダイオードはＳ
ｉ基板のくぼんだ面上に実装され、その結果平坦かつコ
ンパクトなアセンブリが得られる。前記レーザダイオー
ドおよび光検出器は光学的に結合され、マイクロミラー
およびホログラフィ光学エレメントによって媒介され
る。この構成では、一対の光検出器をレーザダイオード
の右側および左側の双方に実装することができる。

【００１６】前記レーザダイオードのホログラムユニッ
トはサーボ機構を使用してレーザビームを集束するため
にスポットサイズ検出方法を使用する。エッジ放射ダイ
オードレーザから放射されるレーザビームは前記Ｓｉ基
板に垂直なマイクロミラーから反射される。レーザビー
ムはホログラム光学エレメントの上の格子パターンを通
過し、該エレメントは主レーザビームを前記ホログラム
光学エレメントの下部面を通る３つのビームに分割す
る。これら３つのビームはホログラム光学エレメントに
一体的に形成された集束用対物レンズによりコンパクト
ディスク上に集束される。コンパクトディスクの反射面
からのおのおのの反射ビームは一対の光検出器において
検出される。おのおのの光検出器は信号を検出するため
に５つのエレメントを有する。これらの信号は光学的ヘ
ッドメカニズムによって、ＦＥＳ、すなわちフォーカス
エラー信号、ＴＥＳ、すなわちトラッキングエラー信
号、および、データ信号であるＲＦＳのような信号をフ
ォーカスするために使用される。フォーカスおよびトラ
ッキング修正のためのこれらの種々の信号は数学的に次
のように記述される。

【数１】ＦＥＳ＝［１＋３＋５］−［２＋４＋６］ ＴＥＳ＝［Ｔ１−Ｔ２］＋［Ｔ３−Ｔ４］ ＲＦＳ＝［１＋３＋５］＋［２＋４＋６］

【００１７】レーザダイオードホログラムの製造におけ
る本質的な要因は前記Ｓｉ基板上における光学的に平坦
な面を備えたマイクロミラーの正しい製造である。シリ
コン基板上に正しい４５度の角度を得るための方法はシ
リコン基板上に前記角度をエッチングすることである。
異方性エッチングされたＳｉ基板の断面は＜１００＞面
から５４度の角度を有する＜１１１＞のフラット面を有
する。２段階プロセスにおいては、＜１１０＞面に向け
て既に９度だけ傾斜した＜１００＞面を備えたＳｉ基板
を化学的にエッチングすることにより、異方性エッチン
グは結果としてレーザビームの適切な反射のために必要
な４５度の面を生じることになる。マイクロミラーを製
造する上で、レーザチップの頭部コーナは除去される。

【００１８】薄い、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、ディスクプレ
ーヤの光学的ピックアップヘッドは超小型化されなけれ
ばならない。伝統的な光学的ピックアップヘッドは数多
くの部品を含み、それによって大きなアセンブリを必要
とする。エッジ放射レーザダイオードおよびホログラム
ユニットは光学的ピックアップヘッドを超小型化するこ
とを可能にしている。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向けるためにＳ
ｉ基板上に構成されたマイクロミラーを必要とする。該
マイクロミラーの構成はコストがかかりかつ労働集約的
な製造プロセスを含む。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】伝統的な光学的再生ピ
ックアップヘッドおよび基板に実装したエッジ放射レー
ザホログラムのピックアップヘッドを含む前述の手段は
面媒体上に記憶された情報のピックアップおよび再生を
可能にする。しかしながら、前記構成は完全に満足すべ
きものではない。例えば、伝統的なピックアップヘッド
は満足すべき超小型化に対してはあまりにも多くの個別
部品を含む。エッジ放射レーザホログラムのピックアッ
プヘッドは単一の用途または複数エレメントの用途にお
いてマイクロミラーを製造するためにシリコン基板の大
幅なエッチング作業を必要とする。

【００２０】従来技術に固有の上に述べたおよび他の不
都合は、「ＶＣＳＥＬまたはＶＣＳＥＬアレイを備えた
ＣＤ−ＲＯＭヘッド（ＣＤ ＲＯＭ Ｈｅａｄ Ｗｉｔ
ｈＶＣＳＥＬ ｏｒ ＶＣＳＥＬ Ａｒｒａｙ）」と題
し、本件出願に対応する米国出願と同じ日に出願され、
代理人整理番号第ＣＲ９５−１０４号の、かつ本願と同
じ譲受人に譲渡された、同時係属の米国特許出願により
与えられた発明によって克服され、この米国特許出願に
おいては改善された光学的ピックアップヘッドの１実施
形態は光ビームを放射するための縦型空洞表面放射レー
ザ（ＶＣＳＥＬ）、前記光ビームをデータ記憶媒体に向
けるための集束手段、データ記憶媒体から反射された光
を受けるための光受信手段、そしてトラッキング手段を
含む。

【００２１】従来技術に固有の多くの問題はさらに上に
述べられた同時係属出願に開示された発明によって改善
され、前記出願の改善された光学的ピックアップヘッド
の１実施形態は光ビームを放射するための縦型空洞表面
放射レーザ（ＶＣＳＥＬ）、前記光ビームをデータ記憶
媒体に向けるためのホログラフィ光学エレメント、前記
データ記憶媒体から反射された光を受けるための光受信
手段、およびトラッキング手段を含む。上に述べた同時
係属出願は効率的に動作しかつ寸法が小さな装置を開示
する。しかしながら、装置の読取り速度が制限されてい
る。従って、従来技術に固有の前に述べたおよび他の不
都合を克服しかつ上に述べた同時係属の米国特許出願に
示された発明を改善することが極めて好都合であろう。

【００２２】従って、本発明の目的は光学的再生ピック
アップヘッドにおける改善を与えることである。

【００２３】本発明の他の目的は、縦型空洞表面放射レ
ーザホログラムの光学的ピックアップヘッドにおける改
善を提供することである。

【００２４】本発明のさらに他の目的は、記憶媒体から
データを読み取るためのアクセスタイムを低減すること
にある。

【００２５】本発明のさらに他の目的は、特に光学的ピ
ックアップヘッドのトラッキングおよびフォーカスシス
テムにおいて使用するよう構成された改善を与えること
にある。

【００２６】本発明のさらに他の目的は、比較的少ない
数の部品を有する単純化した光学的ピックアップヘッド
を提供することにある。

【００２７】また、本発明のさらに他の目的は、超小型
化できる光学的ピックアップヘッドを提供することにあ
る。

【００２８】本発明のさらに他の目的は、光学的ピック
アップヘッドのコストを材料的に低減する前述の手段お
よび改善を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】簡単にいえば、本発明の
所望の目的をその好ましい実施形態に従って達成するた
め、データ記憶媒体から情報を読み取るための光学的ピ
ックアップヘッドアセンブリが提供される。該ピックア
ップヘッドアセンブリは光ビームを放射するための複数
のＶＣＳＥＬ、前記光ビームをデータ記憶媒体に向ける
ための集束手段、前記データ記憶媒体から反射された光
を受けるための光受信手段、そしてトラッキング手段を
含む。

【００３０】より特定的な実施形態では、前記トラッキ
ング手段は前記ＶＣＳＥＬおよび前記集束手段の中間に
配置されたビームスプリッタを含む。前記集束手段はビ
ームの経路に沿って直列的に配置された複数のホログラ
フィ光学エレメントを含む。前記光受信手段は前記デー
タ記憶媒体から光を受けるための複数の光検出器を含
む。

【００３１】より特定的な実施形態によれば、光学的ピ
ックアップヘッドアセンブリはさらに基板を含み、該基
板は複数のＶＣＳＥＬおよび光検出器を担持している。
前記光検出器は前記基板に形成された複数のフォトダイ
オードを含み、かつ前記集束手段は光ビームの経路に配
置された複数のホログラム光学エレメントを含む。前記
複数のホログラム光学エレメントは光ビームの偏光およ
び集束を可能にする。複数のＶＣＳＥＬおよび光検出器
を担持する基板はモールドされたパッケージによって媒
介され、該モールドされたパッケージはまた複数のホロ
グラフィ光学エレメントを担持する。

【００３２】

【発明の実施の形態】

【００３３】本発明の前述のおよびさらに他のかつより
特定的な目的および利点は当業者にとって図面と共に好
ましい実施形態の以下の詳細な説明から容易に明らかに
なるであろう。

【００３４】次に、同じ参照数字がいくつかの図面にわ
たり対応する要素を示している図面に移ると、まず図１
および図２に注目すると、これらの図は本発明の教示に
従って構成された包括的に３０で示された並列読取りデ
ータピックアップヘッドのパッケージを示している。該
並列読取りデータピックアップヘッドパッケージ３０は
モールドされたパッケージ３２を含み、該モールドされ
たパッケージ３２はチェンバ２７を規定しかつ側壁２
２、頭部２５、底部２４、および頭部２５内に保持され
かつ頭部２５の一部を形成するベース２８を含んでい
る。ベース２８はほぼ透明でありかつすぐ後により詳細
に説明する複数のホログラフィ光学エレメント３１を含
んでいる。リードフレーム３６は側壁２２から伸びてい
る。

【００３５】特に図２を参照すると、並列読取りデータ
ピックアップヘッドパッケージ３０はさらにモールドさ
れたパッケージ３２のチェンバ２７内に保持された並列
読取りデータピックアップヘッドアセンブリ４０を含ん
でいる。並列読取りデータピックアップヘッドアセンブ
リ４０はＶＣＳＥＬアレイ３３を保持する半導体基板３
４、フォーカスのための光検出器３９、データ記憶媒体
３５からのトラッキングおよびデータピックアップ、お
よびホログラフィ光学エレメント３１を含んでいる。半
導体基板３４、ＶＣＳＥＬアレイ３３、およびホログラ
フィ光学エレメント３１はすべての構成要素を一体化さ
れたパッケージとして含むようモールドされたパッケー
ジ３２によって媒介されている。

【００３６】さらに図２を参照すると、ＶＣＳＥＬアレ
イ３３は複数のＶＣＳＥＬ、たとえば１０個の７８０ｎ
ｍ ＶＣＳＥＬを含む。ＶＣＳＥＬアレイ３３は基板３
４によって担持され、これは該アレイが伝統的な半導体
技術を使用して製造できるようにする。ＶＣＳＥＬアレ
イ３３のおのおののＶＣＳＥＬはレーザビームを概略的
にはベース２８に向けられた、かつ特定的には、対応す
るホログラフィ光学エレメント３１を通る、経路に沿っ
て放射する。おのおののホログラフィ光学エレメントは
レンズと同様に機能する。

【００３７】ＶＣＳＥＬアレイ３３のＶＣＳＥＬはホロ
グラフィ光学エレメント３１の下部面に隣接する光ビー
ムの経路に沿って配置された回折格子（ｇｒａｔｉｎｇ
ｓ）を通して半導体基板３４に垂直にレーザビーム光を
放射する。該レーザビーム光はメインビームおよび２次
ビームに分割されかつデータ記憶媒体３５上に集束され
る。データ記憶媒体３５は実質的に任意のレーザアクセ
スされるデータ記憶媒体とすることができる。この場合
は、データ記憶媒体３５は通常コンパクトディスクと称
されるものであり、その表面は光検出器３５によって検
出されるべき情報を担持するランドおよびピットからな
る。データ記憶媒体３５はまたテープ媒体その他とする
こともできる。分割されたビームはデータ記憶媒体３５
から光検出器３９上に反射され、該光検出器３９は好ま
しくはフォトダイオードである。半導体基板上の光検出
器の伝導メカニズムを通る光の強度の変化は前記並列デ
ータ読取りピックアップヘッドパッケージ３０のデータ
読取りシステムにデータ記憶媒体３５のピットからラン
ドへの、かつその逆の遷移を通知する。

【００３８】並列読取りデータピックアップヘッドパッ
ケージ３０はＶＣＳＥＬアレイ３３を形成する複数のＶ
ＣＳＥＬによってデータ記憶媒体３０からのデータのア
クセス速度を実質的に増大する。複数のＶＣＳＥＬはデ
ータ記憶媒体３５の単一パスにおいてアクセスできる情
報量を増大する。おのおのの別個のＶＣＳＥＬはデータ
記憶媒体３５上の異なるかつ単一のトラックの情報の上
に集束されているから、光学的ピックアップは使用され
るＶＣＳＥＬの数によって増倍される。

【００３９】データ記憶媒体３５上には、ディスク面上
に格納される情報の記録のために集束されたレーザビー
ムを反射するかあるいは該ビームを散乱させるディスク
面上のランドおよびピットによって情報がコード化され
ている。ディスク面からの反射されたビームは前記ホロ
グラフィ光学エレメント３１を通過しかつデータ信号を
得るために光検出器３９上に反射される。

【００４０】並列読取りデータピックアップヘッドパッ
ケージ３０は簡単な組立ておよび、４分の１波長プレー
トおよび対物レンズのような、従来技術の構造において
必要とされた種々の個別部品をそれらをホログラフィ光
学エレメント３１へ統合することにより省略できるよう
にする。モールドされたパッケージ３２の簡単な組立て
は並列読取りデータピックアップヘッドアセンブリ４０
の構成要素を集積または一体化し、これは製造コストを
低減しかつ光学的ピックアップヘッドの超小型化に関し
て改善を行う。ＶＣＳＥＬアレイ３３はまた、例示的に
はＡｌＧａＡｓ（ガリウム−ひ化アルミニウム）のアク
ティブ領域またはＩｎＧａＡｌＡｓアクティブ領域を備
えた７８０ｎｍ ＶＣＳＥＬである、複数の読取り光ビ
ームによりデータ記憶媒体３５からのデータの取出しの
ためのデータアクセス時間の低減を可能にする。並列読
取りデータピックアップヘッドアセンブリ４０は、図３
に概略的に示されるように、フォーカスおよびトラッキ
ングのためにドライブ用電子回路を担持する半導体基板
３４を導入する。アセンブリ４０はフォーカスおよびト
ラッキングのために並列読取りデータピックアップヘッ
ドの調整のためのサーボ機構ドライバ集積回路３７およ
びサーボ機構受信機集積回路３８を使用する。これはフ
ォトリソグラフィーによるＶＣＳＥＬアレイ３３および
光検出器３９の配置の精度の改善から可能になる。

【００４１】並列読取りデータピックアップヘッドパッ
ケージ３０はより小型かつコスト効率がよく、ＶＣＳＥ
Ｌアレイ３３とデータ記憶媒体３５の間のより短い作動
距離を備えた光学的ピックアップヘッドを提供する。ま
た、ＶＣＳＥＬアレイ３３のおのおののＶＣＳＥＬから
データ記憶媒体３５の上に、図４に示されるように、円
形の光４３のより圧縮された集束スポット（１つだけが
示されている）がある。並列読取りデータピックアップ
ヘッドアセンブリ４０はホログラフィ光学エレメント３
１の集積により４分の１波長プレートまたはビーム形成
レンズの必要性を除去する。並列読取りデータピックア
ップヘッドアセンブリ４０のさらなる改善は半導体基板
３４上の光検出器（ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔｏｒｓ）３
９の集積であり、半導体基板３４はまたサーボ機構のド
ライバ集積回路３７およびサーボ機構の受信機３８を担
持している。

【００４２】並列読取りデータピックアップヘッドパッ
ケージ３０の利点はデータ記憶媒体３５上の複数のトラ
ックを同時に読み取るＶＣＳＥＬアレイ３３を使用する
ことによる並列光学読取りプロセスにより、データ記憶
媒体３５からのデータの読取り速度を増大することであ
る。並列読取りデータピックアップヘッド３０のさらに
他の利点はモールドされたパッケージ３２の小型化であ
り、該モールドされたパッケージ３２は半導体基板３４
上に実装された、あるいは半導体基板３４の上に一体的
に形成されたＶＣＳＥＬアレイ３３、および光検出器３
９を媒介し、かつ該モールドされたパッケージ３２はＶ
ＣＳＥＬアレイ３３からの光ビームの経路にホログラフ
ィ光学エレメント３１を備えたベース２８を担持する。
並列読取りデータピックアップヘッドの利点は一体化ま
たは集積された構成要素を備えたモールドパッケージ３
２を製造するために使用される低コストのモールド技術
である。

【００４３】図３を参照すると、前記並列読取りデータ
ピックアップヘッドアセンブリ４０の一部がＶＣＳＥＬ
アレイ３３を担持する半導体基板３４と共に示されてお
り、データ信号、フォーカス修正のための信号、および
トラッキング信号を検出する光検出器３９を備えてい
る。並列読取りデータピックアップヘッドアセンブリ４
０はサーボ機構を使用してレーザビームを集束するため
にスポットサイズ検出方法を使用する。ＶＣＳＥＬアレ
イ３３から放射されたレーザビームは半導体基板３４に
垂直である。該レーザビームはホログラムィ光学エレメ
ント３１上のホログラムパターンを通過しかつコンパク
トディスクのデータ記憶媒体３５上に集束される。対の
光検出器３９において動作する、光検出器ＰＤ１〜ＰＤ
１０およびＰＤ１１〜ＰＤ２０の上でデータ記憶媒体３
５からのおのおのの反射ビームが検出される。これらの
光検出器から得られた信号は光学的ヘッド機構によって
使用されてＦＥＳ、すなわちフォーカスエラー信号、お
よびＴＥＳ、すなわちトラッキングエラー信号、のよう
な信号を調整するために使用される。フォーカスおよび
トラッキング修正のためのこれらの種々の信号は数学的
に次のように記述される。

【００４４】フォーカスエラーは以下に数学的に示され
るように外側の光検出器からの信号を適用することによ
り修正される。

【数２】フォーカスエラー＝（ＰＤ１＋ＰＤ１０）−
（ＰＤ１１＋ＰＤ２０）

【００４５】前記トラッキングエラーは以下に数学的に
示されるように外側の光検出器からの信号を適用するこ
とにより修正される。

【数３】トラッキングエラー＝（ＰＤ１＋ＰＤ１１）−
（ＰＤ１０＋ＰＤ２０）

【００４６】上に述べた光検出器３９はフォーカスおよ
びトラッキングエラーを修正するために使用される。検
出されたビームが同じ強度のものでない場合、サーボ機
構（図示せず）が作動されて平行読取りデータピックア
ップヘッドパッケージ３０を該フォーカスおよびトラッ
キングエラーを修正するように移動させる。データ記憶
媒体３５からの反射光は光検出器３９上に常に一様かつ
均等に分布されるとは限らず、これがフォーカスおよび
トラッキング調整を可能にする。上に述べたように異な
る対の光検出器３９の光強度の和の間の差を計算するこ
とにより、システムはフォーカスおよびトラッキングエ
ラーを補償することができる。

【００４７】説明されたエラー修正は一般的に同じ寸法
を有する４つの光検出エレメントからなる象限光検出器
システム（ｑｕａｄｒａｎｔ ｐｈｏｔｏｄｅｔｅｃｔ
ｏｒｓｙｓｔｅｍ）のものである。フォーカスは光検出
器ＰＤ１およびＰＤ１０からの信号の和を使用しかつ光
検出器ＰＤ１１およびＰＤ２０からの信号の和を減算す
ることによって調整される。フォーカス機構は次に第２
のものに対する前記象限の１つの半球上に配置された２
つの対向する光検出エレメントにおいて、両側からの信
号の和によって、再生された信号の和の間の差を用いる
ことにより調整される。前記フォーカスエラー信号は並
列読取りデータピックアップヘッドパッケージ３０を移
動させる制御装置に供給される。

【００４８】トラッキングエラー信号はまた光検出器Ｐ
Ｄ１およびＰＤ１１の和により左側の和として示され
た、左側の２つの光検出エレメントにおける再生信号の
和と、右側の和としての光検出器ＰＤ１０およびＰＤ２
０の和との間の差を使用することにより得ることができ
る。トラッキングエラーは左から右側への信号の和の差
である。このトラッキングエラー信号は、平行読取りデ
ータピックアップヘッドパッケージ３０を含む、光学シ
ステム全体を制御するよう構成される。

【００４９】図４にはＶＣＳＥＬアレイ３３からの光ビ
ームのガウスビーム変換が示されており、結果として得
られる集束されたビームは集束レンズ４１を通り、これ
は次にデータ記憶媒体３５上に集束される。並列読取り
データピックアップヘッドパッケージ３０の集束メカニ
ズムに関与する距離を定めるために数学的方程式が記述
される。集束レンズ４１は単一の光学レンズとして表さ
れるが、前記ホログラムパターンにおける一体化レンズ
としてホログラム光学エレメント３１内に統合すること
もできる。ＶＣＳＥＬアレイ３３に含まれるＶＣＳＥＬ
放射開口４２は数学的に２Ｗｏ＝６マイクロメートル
（直径で）として示されている。ＶＣＳＥＬの光ビーム
は、数学的に２Ｗｏ′＝１マイクロメートルとして示さ
れる、円形の光の集束されたスポット４３としてデータ
記憶媒体３５上に集束される。

【００５０】開口４２と集束レンズ４１との間の距離Ｌ
１（４５で示されている）は図４に示されておりかつ数
学的に次のように決定される。

【数４】ａ＝Ｌ１／ｆ

【００５１】この場合、ａはレンズ４１の定数であり、
かつｆは焦点距離である。

【００５２】この特定の例においては、これらの距離は
次のように表される。

【数５】Ｌ１＝２１ミリメートル ａ＝７ ｆ＝３ミリメートル

【００５３】集束レンズ４１とデータ記憶媒体３５の表
面との間の距離Ｌ２（４４で示されている）は数学的に
次のように計算できる。

【数６】ａ′＝Ｌ２／ｆ この場合ａ′＝ａ／ａ−１である。

【００５４】この特定の例では、これらの距離は次のよ
うに表される。

【数７】Ｌ２＝３．５ミリメートル ｆ＝３ミリメートル

【００５５】前記ガウスビーム変換係数は次のように表
される。

【数８】ＮＡ＝｛λａ／（πＷｏ）｝／［１＋｛λａ／
（πＷｏ）｝^２］^１／２ Ｗｏ′／Ｗｏ＝１／ａ−１， ａ′＝ａ／ａ−１ この場合、ａ＝７、Ｗｏ＝３マイクロメートル、かつＮ
Ａ＝０．５である。

【００５６】

【発明の効果】前記並列読取りデータピックアップヘッ
ドパッケージは従来技術に対して、より低い製造コス
ト、ＶＣＳＥＬアレイの使用によりより小型の光学的ピ
ックアップヘッド、ホログラフィー光学エレメントの使
用、および好適にモールドされたパッケージのような、
数多くの改善を与える。前記ホログラフィー光学エレメ
ントは複数の集束および形成レンズを必要とする従来技
術のシステムに対し改善となり、それは前記ホログラフ
ィー光学エレメントは一般に超小型化のために（図４に
示されるように）単一の光学的集束レンズを必要とする
のみであるからである。ＶＣＳＥＬアレイはデータ記憶
媒体からデータを読み取るために可能なアクセスタイム
の低減により単一のＶＣＳＥＬ光学的ピックアップヘッ
ドに対し改善となる。

【００５７】本発明に係わる並列読み取りデータピック
アップヘッドパッケージの利点はデータ記憶媒体上の複
数のトラックを同時に読み取るＶＣＳＥＬアレイを使用
することによるデータの読み取り速度の増大である。本
並列読取りデータピックアップヘッドのさらなる利点は
半導体基板上に実装された、あるいは単導体基板上に一
体的に形成されたＶＣＳＥＬアレイ、および光検出器を
含み、かつＶＣＳＥＬアレイからの光ビームの通路にホ
ログラフィー光学エレメントを備えたベースを担持する
モールドパッケージの小型化である。平行読取りデータ
ピックアップヘッドの他の利点は立体化された構成要素
を備えたモールドパッケージを製造するために使用され
るより低価格のモールド技術である。

【００５８】当業者には説明のために選択された上記各
実施形態に対し種々の変更および修正を行なうことは容
易に可能であろう。そのような修正および変更が本発明
の精神から離れることのない程度に、それらは添付の特
許請求の範囲を公正に解釈することによってのみ評価さ
れる本発明の範囲内に含まれるものと考えられる。

【００５９】本発明を当業者が理解しかつ実施すること
ができるように明瞭かつ簡潔な用語で説明した。本発明
は特許請求の範囲に記載された通りのものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の教示に従って構成された並列データ読
取り光学的ピックアップヘッドパッケージを示す斜視図
である。

【図２】図１の２−２線に沿って見た断面図である。

【図３】前記並列データ読取り光学的ピックアップヘッ
ドパッケージの一部を示す頭部概略図である。

【図４】集束レンズを通して放射された光ビームのガウ
ス変換を説明するＶＣＳＥＬアレイからデータ記憶媒体
上に放射された光ビームの集束機構を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

３０ 並列読取りデータピックアップヘッドパッケージ ２２ 側壁 ２４ 底部 ２５ 頭部 ２８ ベース ３１ ホログラフィー光学エレメント ３６ リードフレーム ４０ 並列読取りデータピックアップヘッドアセンブリ ２７ チェンバ ３２ モールドパッケージ ３３ ＶＣＳＥＬアレイ ３４ 半導体基板 ３５ データ記憶媒体 ３９ 光検出器 ３７ サーボ機構ドライバ集積回路 ３８ サーボ機構受信機

フロントページの続き (72)発明者 マイケル・エス・レビー アメリカ合衆国アリゾナ州85219、アパッ チ・ジャンクション、ノース・ラバージ・ ロード 30

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データ記憶媒体（３５）から情報を読み
   取るための光学的ピックアップヘッドアセンブリ（３
   ０）であって、 複数の経路に沿って光ビームを放射するための複数のＶ
   ＣＳＥＬ（３３）、 前記複数の光ビームを前記データ記憶媒体（３５）上に
   向けるための集束手段（３１）、 前記データ記憶媒体（３５）から反射された複数の光ビ
   ームを受信するための光受信手段（３９）、そして前記
   複数の光ビームを位置付けるためのトラッキング手段
   （３７，３８）、 を具備することを特徴とするデータ記憶媒体（３５）か
   ら情報を読み取るための光学的ピックアップヘッドアセ
   ンブリ（３０）。
2. 【請求項２】 データ記憶媒体（３５）から情報を読み
   取るための光学的ピックアップヘッドパッケージ（３
   ０）であって、 モールドされたパッケージ（３２）、そして前記モール
   ドされたパッケージ（３２）によって担持される光学的
   ピックアップヘッドアセンブリ（４０）であって、 半導体基板（３４）、 前記半導体基板（３４）により担持され複数の経路に沿
   って光ビームを放射するための複数のＶＣＳＥＬ（３
   ３）、 前記複数の光ビームを前記データ記憶媒体（３５）上に
   受けるための集束手段（３１）、 前記基板（３４）によって担持される複数の光検出器
   （３９）、そして前記光検出器（３９）に結合され前記
   複数の光ビームを位置決めするためのトラッキング手段
   （３７，３８）、を具備する前記光学的ピックアップア
   センブリ（４０）、 を具備することを特徴とするデータ記憶媒体（３５）か
   ら情報を読み取るための光学的ピックアップヘッドパッ
   ケージ（３０）。
3. 【請求項３】 データ記憶媒体（３５）から情報を読み
   取るための光学的ピックアップヘッドアセンブリ（３
   ０）であって、 半導体基板（３４）、 前記半導体基板（３４）により担持され複数の経路に沿
   って光ビームを放射するためのＶＣＳＥＬのアレイ（３
   ３）、 前記複数の経路に配置され前記複数の光ビームを前記記
   憶媒体（３５）上に向けるための複数のホログラフィー
   光学エレメント（３１）、 前記基板（３４）に形成された複数の光検出器（３
   ９）、そして前記光検出器（３９）から信号を受けるよ
   う接続され前記複数の光ビームを位置決めするためのト
   ラッキング手段（３７，３８）、 を具備することを特徴とするデータ記憶媒体（３５）か
   ら情報を読み取るための光学的ピックアップヘッドアセ
   ンブリ（３０）。