JPH11120610A - Optical disk device - Google Patents

Optical disk device

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Publication number
JPH11120610A
JPH11120610A JP10227215A JP22721598A JPH11120610A JP H11120610 A JPH11120610 A JP H11120610A JP 10227215 A JP10227215 A JP 10227215A JP 22721598 A JP22721598 A JP 22721598A JP H11120610 A JPH11120610 A JP H11120610A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
recording medium
emitting semiconductor
semiconductor laser
optical disk
Prior art date
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Pending
Application number
JP10227215A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akiya Goto
顕也 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai University
Original Assignee
Tokai University
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokai University filed Critical Tokai University
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Publication of JPH11120610A publication Critical patent/JPH11120610A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To record or reproduce a large capacity of information to and from an optical recording medium by perpendicular resonator surface light emitting semiconductor lasers, etc., of an optical disk device. SOLUTION: This optical disk device is provided with a perpendicular resonator surface light emitting semiconductor laser array 1 constituted by arranging perpendicular resonator surface light emitting semiconductor laser elements 14 to a grid form, a solid immersion lens 9 for receiving the laser beam emitted by this perpendicular resonator surface light emitting semiconductor laser array 1 and a regenerative signal detecting means 10 for detecting the light reflected from the optical recording medium 12 as a regenerative signal. The perpendicular resonator surface light emitting semiconductor laser array 1 inclines at a slight angle with the tangent direction of the rotation of the optical recording medium 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、垂直共振器表面
発光半導体レーザー(Vertica1 Capaci
ty Surface Emitting Lase
r;以下「VCSEL」と称する。)素子の発光するレ
ーザー光とソリッドイマージョンレンズとにより光記録
媒体に大容量の情報を記録することができ、また、前記
光記録媒体に記録されている大容量の情報を再生するこ
とができる光ディスク装置に関する。
The present invention relates to a vertical cavity surface emitting semiconductor laser (Vertica1 Capaci).
ty Surface Emitting Race
r; hereinafter referred to as “VCSEL”. An optical disk capable of recording a large amount of information on an optical recording medium by using a laser beam emitted from an element and a solid immersion lens, and reproducing a large amount of information recorded on the optical recording medium; Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の、コンパクトディスク(CD)プ
レーヤ、光ビデオディスク(VD)プレーヤ及び,いわ
ゆるデジタルビデオディスク(DVD)プレーヤ等の大
容量光ディスク装置とされているものにおいては、単一
の半導体レーザー光源が放っレーザー光をしてビームス
ポットを形成せしめ、そのビームスポットを前記CD、
VD又はDVD等の光記録媒体の記録層に照射すること
によって情報を記録し、又はその反射光を検出すること
によって情報の記録再生を行うものが一般的である。
2. Description of the Related Art In a conventional large-capacity optical disk device such as a compact disk (CD) player, an optical video disk (VD) player, and a so-called digital video disk (DVD) player, a single semiconductor device is used. A laser light source emits a laser beam to form a beam spot, and the beam spot is formed on the CD,
In general, information is recorded by irradiating a recording layer of an optical recording medium such as a VD or DVD, or information is recorded and reproduced by detecting reflected light.

【0003】また、前記光記録媒体の記録層の所定個所
に所定の精度でビームスポットを照射するために、通
常、該ビームスポットを照射するための光学素子は、ア
クチュエータによって0.1[μm]のオーダーでトラ
ッキング制御され、且つ、1[μm]のオーダーでフォ
ーカス制御されており、光源としてはレーザーダイオー
ド(以下、「LD」と称す。)に代表される単一の半導
体レーザー素子が使用されている。具体的には、直径約
1[μm]程度のビームスポットにより108〜10
9〔bit/cm2〕程度、即ち、0.1Gb/cm8
ら1Gb/cm8程度の記録密度で情報を読書可能とす
る光ディスク装置が実用化されており、特に、最新技術
とされている前記DVDプレーヤの光ディスク装置につ
いては、いわゆるDVD−RAM使用の場合で、当該デ
ィスク1枚あたりおよそ2.7GBの記録容量が実現さ
れているに留まっている。
In order to irradiate a beam spot on a predetermined portion of the recording layer of the optical recording medium with a predetermined accuracy, an optical element for irradiating the beam spot is usually 0.1 [μm] by an actuator. And a focus control in the order of 1 [μm], and a single semiconductor laser element typified by a laser diode (hereinafter referred to as “LD”) is used as a light source. ing. More specifically, a beam spot having a diameter of about 1 [μm] is used to form a beam spot of 10 8 to 10.
9 [bit / cm 2] C., i.e., an optical disk apparatus which enables reading information at a recording density of about 1Gb / cm 8 from 0.1 GB / cm 8 have been put into practical use, in particular, there is a state of the art The optical disk device of the DVD player uses a so-called DVD-RAM, and only achieves a recording capacity of about 2.7 GB per disk.

【0004】また、特願平8−166167に開示され
ている光ピックアップの光源は、前記LDの代わりに単
一のVCSEL素子を使用しているが、使用波長として
赤外・領域である8500 を使用しているにも関わら
ず、かかる光ピックアップで大容量の記録再生を実現す
るためには、当該使用波長を更に短く(紫外線領域に近
づける)することでビームウェストサイズを絞るか、又
は光源の単一VCSEL素子と対物レンズとの間の距離
(焦点距離)を更に短くすることでビームウェストサイ
ズ又はビームスポットサイズを絞ることによってしか、
従来に比較して大容量の記録再生を可能とする光ディス
ク装置は、実現できないと考えられている。
The light source of the optical pickup disclosed in Japanese Patent Application No. 8-166167 uses a single VCSEL element instead of the LD. Despite the use, in order to realize large-capacity recording and reproduction with such an optical pickup, the beam waist size is reduced by further shortening the used wavelength (closer to the ultraviolet region), or the light source is used. Only by narrowing the beam waist size or beam spot size by further reducing the distance (focal length) between a single VCSEL element and the objective lens,
It is considered that an optical disk device capable of recording and reproducing data with a larger capacity than before can not be realized.

【0005】また、特願平8−298981に開示され
ている光メモリヘッドは、本願図5に示すように、複数
の前記VCSEL素子を格子状に配列してなるVCSE
Lアレイ51を光源とする光メモリヘッド53を提案し
ているが、光メモリヘッド53と光記録媒体54との接
面に形成される潤滑剤薄膜液のメニスカス52の表面張
力によって光メモリヘッド53と光記録媒体54とを常
に接触させておく、コンタクトヘッド方式によってのみ
実施されるものであるから、その実施に要する光記録媒
体を生産する際は、その記録層、保護膜等を極めてフラ
ットに製造することを必要とする結果、光記録媒体の製
造コストを押上げることが考えられる。
The optical memory head disclosed in Japanese Patent Application No. 8-298981 has a VCSEL in which a plurality of the VCSEL elements are arranged in a lattice as shown in FIG.
An optical memory head 53 using the L array 51 as a light source has been proposed. However, the optical memory head 53 and the optical recording medium 54 are optically recorded by the meniscus 52 of a lubricant thin film liquid formed on the contact surface between the optical memory head 53 and the optical recording medium 54. Since the recording is carried out only by the contact head method in which the medium 54 is always kept in contact with the medium 54, when producing the optical recording medium required for the operation, it is necessary to manufacture the recording layer, the protective film and the like extremely flat. As a result, the production cost of the optical recording medium may be increased.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ビーム
ウェストサイズ又はビームスポットサイズを絞り込むた
めに、光源としての半導体レーザー素子等の使用波長を
紫外領域に近づける(短くする)と、レーザー発振効率
が経時劣化し、該半導体レーザー素子の光源としての寿
命が短くなるという問題を有し、短期間のサイクルで光
ヘッドを交換しなければならないという不都合が生じる
ため、かかる問題点の改善が急務な課題とされていた。
However, if the operating wavelength of a semiconductor laser element or the like as a light source is brought close to (shortened) the ultraviolet region in order to narrow the beam waist size or beam spot size, the laser oscillation efficiency deteriorates with time. However, there is a problem that the life of the semiconductor laser element as a light source is shortened, and an inconvenience that the optical head has to be replaced in a short cycle occurs. Therefore, improvement of such a problem is an urgent issue. I was

【0007】同様に、使用波長を紫外領域に近づける
(短くする)と、光学素子におけるレーザー光の透過率
が低下するという理論的欠点を有するため、単一のVC
SEL素子等の半導体レーザー素子を光源に使用してい
ても、光学素子の係る理論的限界を乗り越えてまで大容
量の情報を光記録媒体に記録又は再生することはできな
いという解決困難な課題があった。
[0007] Similarly, if the operating wavelength is brought closer (shortened) to the ultraviolet region, there is a theoretical disadvantage that the transmittance of laser light in the optical element is reduced.
Even if a semiconductor laser element such as an SEL element is used as a light source, there is a difficult problem that large-capacity information cannot be recorded or reproduced on an optical recording medium until the theoretical limit of the optical element is overcome. Was.

【0008】更に、光源としての半導体レーザー素子と
対物レンズとの間の焦点距離を更に短くしてビームウェ
ストサイズ又はビームスポットサイズを絞るという手段
では、対物レンズを限りなく光記録媒体の記録層表面に
近づけなければならないが、量産される光記録媒体は、
通常、反射層、記録層、保護層等の何層もの層が真空蒸
着法、スパッタ法等によって形成されているため、これ
らの層の厚さは必ずしも均一なものにはならない。した
がって、光記録媒体の表面には微小な凹凸が形成される
ことはやむを得ず、この凹凸が該光記録媒体の回転によ
って光ヘッド部の対物レンズに接触し摩耗させること
で、該対物レンズの物理的寿命を縮めてしまったり、又
は、前記光記録媒体の記録層又は保護膜表面に読書き処
理における致命的な傷をっけてしまったりするという問
題があった。そのため、前記焦点距離を極限まで短くす
るという方針に依存しない手段で、従来よりも大容量の
情報を光記録媒体に記録又は再生することのできる、全
く新規な光ディスク装置の登場が待望されていた。
In the means for further reducing the focal length between the semiconductor laser element as a light source and the objective lens to reduce the beam waist size or the beam spot size, the objective lens is infinitely limited to the surface of the recording layer of the optical recording medium. Optical recording media mass-produced,
Usually, since many layers such as a reflective layer, a recording layer, and a protective layer are formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, the thicknesses of these layers are not necessarily uniform. Therefore, it is inevitable that minute irregularities are formed on the surface of the optical recording medium, and the irregularities come into contact with the objective lens of the optical head portion due to the rotation of the optical recording medium and cause abrasion. There has been a problem that the life is shortened, or a fatal scratch in the reading / writing process is caused on the surface of the recording layer or the protective film of the optical recording medium. Therefore, there has been a long-awaited demand for an entirely new optical disk device capable of recording or reproducing a large amount of information on or from an optical recording medium by means that does not depend on the policy of shortening the focal length to the minimum. .

【0009】また、近い将来FTTH (Fiber
To The Home)が漸次実現された場合には、
通信インフラとしての光ファイバの浸透と、パーソナル
コンピュータ及びインターネットの普及とがあいまっ
て、少なくとも1[Gb/s]のデータ転送レートを有
するか、又は少なくとも30[GB]の記録容量を有す
るような光ディスク装置が、パーソナルコンピュータの
記録装置やVOD(Video On Demand)
対応の通信装置を中心に必須の構成になるものになると
考えられる。しかし、従来、このような大容量の情報を
前述のように高速に記録又は再生できるような光ディス
ク装置が存し得なかったため、広い方面から大容量の情
報を高速に記録又は再生できる画期的な光ディスク装置
の登場が熱望されている。
In the near future, FTTH (Fiber
If To The Home) is realized gradually,
The combination of the penetration of optical fiber as a communication infrastructure and the spread of personal computers and the Internet, an optical disc having a data transfer rate of at least 1 [Gb / s] or a recording capacity of at least 30 [GB] The device is a personal computer recording device or VOD (Video On Demand)
It is considered that the configuration will be indispensable, centering on the corresponding communication device. However, conventionally, there has been no optical disc device capable of recording or reproducing such a large amount of information at a high speed as described above. There is a strong desire for a new optical disk device.

【0010】[0010]

【発明を解決するための手段】そこで、本願発明者は、
前記課題を解決するべく、鋭意研究を重ねた結果、垂直
共振器表面発光半導体レーザー素子を格子状に配列して
なる垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイと、該垂
直共振器表面発光半導体レーザーアレイが発射したレー
ザー光を光記録媒体に照射するとともに該光記録媒体か
ら反射した光を受光するためのソリッドイマージョンレ
ンズと、前記光記録媒体から反射された光を再生信号と
して検出するための再生信号検出手段とを設け、前記垂
直共振器表面発光半導体レーザーアレイは前記光記録媒
体の回転の接線方向に対して微小角度傾いてなることを
特徴とする光ディスク装置等としたことで前記課題を解
決したものである。
Means for Solving the Invention Accordingly, the present inventor has proposed:
In order to solve the above problems, as a result of intensive studies, a vertical cavity surface emitting semiconductor laser array in which vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements are arranged in a grid pattern, and a vertical cavity surface emitting semiconductor laser array, A solid immersion lens for irradiating the emitted laser light to the optical recording medium and receiving light reflected from the optical recording medium; and a reproduction signal detection for detecting the light reflected from the optical recording medium as a reproduction signal. Means for providing an optical disk device or the like wherein the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array is inclined at a small angle with respect to a tangential direction of rotation of the optical recording medium. It is.

【0011】本発明の目的は、VCSEL素子を格子状
に配列してなるVCSELアレイを光源とし、複数のレ
ーザー光の束からなる極微小のビームスポットが形成す
る像を、ソリッドイマージョンレンズを介して光記録媒
体上に照射することによって、コンタクトヘッド方式を
使用しないでほぼ一定の間隔を光記録媒体と保ちつつ、
従来存し得なかった大容量の情報を光記録媒体に記録又
は再生することのできる光ディスク装置を提供すること
にある。
An object of the present invention is to use a VCSEL array in which VCSEL elements are arranged in a lattice pattern as a light source, and to form an image formed by a very small beam spot composed of a plurality of laser light bundles through a solid immersion lens. By irradiating on the optical recording medium, while maintaining a substantially constant interval with the optical recording medium without using the contact head method,
It is an object of the present invention to provide an optical disk device capable of recording or reproducing a large amount of information on an optical recording medium, which has not been available before.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明にかかる光ディスク装置の
光学系を含む一実施例の構成を示し、光記録媒体12の
回転の接線方向に対して、換言すれば、その接線方向の
投影像を基準線としてその基準線に対して微小角度傾け
て配置された多数の点光源を有する面光源としてのVC
SELアレイ1、グレーティングホログラフィックオプ
ティカルエレメント2、偏光ビームスプリッタ3、λ/
4板4、コリメータレンズ5、対物レンズ用アクチュエ
ータ6、対物レンズ7、ソリッドイマージョンレンズ用
アクチュエータ8、ソリッドイマージョンレンズ9、前
記VCSELアレイ1の傾きと同じだけ傾けられた再生
信号検出手段10、光記録媒体回転機構11、光記録媒
体12、光記録媒体回転機構支持部材13から構成され
る。
FIG. 1 shows a configuration of an embodiment including an optical system of an optical disk apparatus according to the present invention. The projected image in the tangential direction of the rotation of the optical recording medium 12, in other words, the tangential direction. VC as a surface light source having a number of point light sources arranged at a small angle with respect to the reference line as a reference line
SEL array 1, grating holographic optical element 2, polarization beam splitter 3, λ /
Four plates 4, collimator lens 5, objective lens actuator 6, objective lens 7, solid immersion lens actuator 8, solid immersion lens 9, reproduction signal detecting means 10 tilted by the same tilt as VCSEL array 1, optical recording It comprises a medium rotating mechanism 11, an optical recording medium 12, and an optical recording medium rotating mechanism support member 13.

【0014】最初に、上記光学系における記録処理につ
いて説明する。図1では、情報の記録又は再生における
レーザー光等の進む光路が破線で示されている。まず、
光記録媒体12の接線方向に対して微小角度傾けたVC
SELアレイ1から発射されたレーザー光、即ち、VC
SELアレイ1から垂直方向に放射されるレーザ光は、
グレーティングホログラフィックオプティカルエレメン
ト2を通過して偏光ビームスプリッタ3に入射される。
そして、当該レーザー光は、λ/4板4に入射される。
該λ/4板4は、2つの屈折率を持つ複屈折結晶からな
るので、前記レーザー光はこのλ/4板4を射出した時
点で、わずかな通過時間差を有する2つの波の成分を有
することになる。したがって、これら2波が合成された
レーザー光は時間とともに偏光面が回転する楕円偏光と
なる。そこで、前記λ/4板4の厚さを、この楕円偏光
間の時間差が前記レーザー光のπ/2となるようにして
おけば、該λ/4板4を射出したレーザー光を楕円偏光
ではなく円偏光とすることができる。
First, recording processing in the above optical system will be described. In FIG. 1, a traveling optical path of a laser beam or the like in recording or reproducing information is indicated by a broken line. First,
VC inclined by a small angle with respect to the tangential direction of the optical recording medium 12
The laser light emitted from the SEL array 1, ie, VC
The laser light emitted in the vertical direction from the SEL array 1 is
The light passes through the grating holographic optical element 2 and enters the polarization beam splitter 3.
Then, the laser light is incident on the λ / 4 plate 4.
Since the λ / 4 plate 4 is made of a birefringent crystal having two refractive indices, the laser beam has two wave components having a slight transit time difference at the time of exiting the λ / 4 plate 4. Will be. Therefore, the laser light obtained by combining these two waves becomes elliptically polarized light whose polarization plane rotates with time. If the thickness of the λ / 4 plate 4 is set so that the time difference between the elliptically polarized lights becomes π / 2 of the laser light, the laser light emitted from the λ / 4 plate 4 is converted into elliptically polarized light. And can be circularly polarized light.

【0015】そして、円偏光となった前記レーザー光
は、コリメータレンズ5に入射し、平行光線として射出
する。その後、対物レンズ7に平行光線となったまま入
射した前記レーザー光は、回折限界で制限されるまでビ
ームウェストサイズを絞り込まれ、微小なビームスポッ
トを形成するに到る。
The circularly polarized laser light enters the collimator lens 5 and exits as a parallel light. Thereafter, the laser beam incident on the objective lens 7 while being a parallel light beam is narrowed down in beam waist size until it is limited by the diffraction limit, and a minute beam spot is formed.

【0016】更にビームウェストサイズを絞り込んだ極
微小ビームスポットを光記録媒体12上に照射するため
に、ここで、前記ソリッドイマージョンレンズ9にレー
ザー光を通過させる。本発明において、「ソリッドイマ
ージョンレンズ」とは、赤外領域と同等の波長において
透明であるような材料から形成される半球レンズ又はス
ーパー半球レンズをいい、例えば、Si,GaAs,又
はInP等の半導体からなるか、若しくは他の同等の材
料からなるものでもよい。本実施例では、特に、GaA
sからなる半球レンズ又はスーパー半球レンズの場合で
説明する。また、本実施例では、特に前記ソリッドイマ
ージョンレンズ9がスーパー半球レンズである場合で説
明する。
In order to irradiate the optical recording medium 12 with a very small beam spot whose beam waist size is further reduced, a laser beam is passed through the solid immersion lens 9 here. In the present invention, the “solid immersion lens” refers to a hemispherical lens or a super hemispherical lens formed of a material that is transparent at a wavelength equivalent to the infrared region, for example, a semiconductor such as Si, GaAs, or InP. Or any other equivalent material. In this embodiment, in particular, GaAs
The case of a hemispherical lens made of s or super hemispherical lens will be described. In this embodiment, a case where the solid immersion lens 9 is a super hemispheric lens will be particularly described.

【0017】図2は当該ソリッドイマージョンレンズ9
におけるレーザー光の屈折の様子であり、図2(A)
は、半球レンズ、図2(B)は、スーパー半球レンズの
場合を示すものである。スーパー半球レンズとは、通常
の半球レンズよりも球面の部分が若干大きくなるように
形成された半球レンズの一種をいう。いずれの半球レン
ズも屈折率をnとすれば、図2(A)の半球レンズにお
いては、前記レーザー光のビームウェストサイズを1/
n倍に縮小でき、また図2(B)のスーパー半球レンズ
の場合は、1/n2倍に縮小できる。即ち、前記ソリッ
ドイマージョンレンズ9の半径方向に沿う様にレーザー
光を入射させるので、球面収差が発生することなく、前
記レーザー光を極めて微小なビームスポットに絞り込む
ことができる。また、該ソリッドイマージョンレンズ9
の平面部分と前記光記録媒体12との間隔を使用波長の
λ/4以下に保てば、反射損失なしでレーザー光が光記
録媒体12に入り込むことができる。
FIG. 2 shows the solid immersion lens 9.
Fig. 2 (A) shows the state of refraction of laser light at
Shows a case of a hemispherical lens, and FIG. 2B shows a case of a super hemispherical lens. The super hemispherical lens is a kind of hemispherical lens formed so that a spherical portion is slightly larger than a normal hemispherical lens. Assuming that each of the hemispherical lenses has a refractive index of n, in the hemispherical lens of FIG.
In the case of the super hemispherical lens shown in FIG. 2B, it can be reduced to 1 / n 2 times. That is, since the laser light is incident along the radial direction of the solid immersion lens 9, the laser light can be narrowed down to an extremely small beam spot without generating spherical aberration. The solid immersion lens 9
The laser beam can enter the optical recording medium 12 without reflection loss if the distance between the flat surface portion and the optical recording medium 12 is kept at λ / 4 or less of the used wavelength.

【0018】以上の構成のようにして、前記VCSEL
アレイ1の発射したレーザー光を、光記録媒体回転機構
11によって回転する光記録媒体12上に極微小ビーム
スポットとして照射することで、大容量の情報の記録を
光記録媒体12に実現するものである。即ち、前記VC
SELアレイ1の各光点の像が光記録媒体12に投影さ
れ、前記VCSELアレイ1の各光点からの光波が書き
込むべき情報に応じて光強度変調されていれば、これに
より情報が光記録媒体12上に記録されることとなる。
As described above, the VCSEL
By irradiating the laser beam emitted from the array 1 onto the optical recording medium 12 rotated by the optical recording medium rotating mechanism 11 as an extremely small beam spot, recording of a large amount of information is realized on the optical recording medium 12. is there. That is, the VC
If the image of each light spot of the SEL array 1 is projected onto the optical recording medium 12 and the light wave from each light spot of the VCSEL array 1 is light-intensity-modulated according to the information to be written, the information is thereby optically recorded. It will be recorded on the medium 12.

【0019】次に、再生処理の場合について説明する。
図1にて、前記光記録媒体12からの反射光は、前述の
記録の場合と逆の経過をたどって偏光ビームスプリッタ
3まで入射する。この反射光波は、偏光ビームスプリッ
タ3にて、再生信号検出手段10に屈折されて偏光分離
されるものと、直接VCSELアレイ1へ戻るものとに
分けられる。但し、戻された光波、即ち、反射光は、λ
/4板4を往復されることとなることから前記VCSE
Lアレイ1からλ/4板4に向かう光波に比べて偏向面
がπ/2回転され、その殆どが偏光ビームスプリッタ3
から再生信号検出手段10に向けて反射される。
Next, the case of the reproducing process will be described.
In FIG. 1, the reflected light from the optical recording medium 12 enters the polarization beam splitter 3 in the reverse course of the above-described recording. This reflected light wave is divided by the polarization beam splitter 3 into a light beam which is refracted by the reproduction signal detecting means 10 and polarized and separated, and a light beam which returns directly to the VCSEL array 1. However, the returned light wave, that is, the reflected light is λ
Because of the reciprocation of the / 4 plate 4,
The deflection surface is rotated by π / 2 as compared with the light wave traveling from the L array 1 to the λ / 4 plate 4, and almost all of the light is polarized by the polarization beam splitter 3.
Is reflected toward the reproduction signal detecting means 10.

【0020】該再生信号検出手段10は、例えば、凸レ
ンズ10a及び非点収差レンズ10bを含む検出光学系
並びに信号検出部10cからなり、前記反射光のうち再
生信号検出手段10に屈折されて偏光分離されるもの
は、凸レンズ10a等の光学素子を通過した後、信号検
出部10cによって検出される。該信号検出部10c
は、フォトダイオードやCCDで構成されればよく、そ
の素子数は、前記VCSELアレイ1のVCSEL素子
数の約2倍程度以上あれば十分実用でき、更に、好まし
くはステッピングモータ等を使用したステッピングアク
チュエータ等によって全面トラッキングが可能となって
いる。但し、該信号検出部10cは、前記VCSELア
レイ1が傾いている微小角度と同じだけ傾いていること
を要する。これは、該VCSELアレイ1の発射したレ
ーザー光が前記光記録媒体12に反射して得られる光の
像を正確に読み取るためである。
The reproduction signal detection means 10 comprises, for example, a detection optical system including a convex lens 10a and an astigmatism lens 10b, and a signal detection section 10c. What is performed is detected by the signal detection unit 10c after passing through an optical element such as the convex lens 10a. The signal detector 10c
May be constituted by a photodiode or a CCD, and the number of the elements is sufficient if it is at least about twice the number of the VCSEL elements of the VCSEL array 1, and more preferably a stepping actuator using a stepping motor or the like. For example, the entire surface tracking can be performed. However, the signal detector 10c needs to be tilted by the same small angle as the VCSEL array 1 is tilted. This is because the laser light emitted from the VCSEL array 1 is reflected on the optical recording medium 12 to accurately read an image of the light obtained.

【0021】以上の構成のようにして、前記光記録媒体
12から反射した極微小なビームスポットからなる像を
前記信号検出部10cが読み取ることで、該光記録媒体
12に記録された大容量の情報を再生することができ
る。
As described above, the signal detecting section 10c reads an image composed of an extremely small beam spot reflected from the optical recording medium 12, thereby obtaining a large-capacity image recorded on the optical recording medium 12. Information can be reproduced.

【0022】次に、記録又は再生処理における前記ソリ
ッドイマージョンレンズ9等の焦点制御について説明す
る。光記録媒体12上に照射された、極めて微小なサイ
ズに縮小されたビームスポットは、好ましくは、図1に
示す対物レンズ用アクチュエータ6及びソリッドイマー
ジョンレンズ用アクチュエータ8によって焦点が常に制
御されるものとする。具体的には、2段アクチュエータ
方式を採用し、トラッキング信号を帯域分離して、図示
していない粗アクチュエータに低周波分を、同じく図示
していない精アクチュエータに高周波分を分配し、連動
させて追従動作させる。したがって、ランダムアクセス
の場合でも、目標トラックヘのビームスポットの照射
は、粗アクチュエータで駆動されるが、目標トラックの
数10本以内に入ると精アクチュエータが連動して正確
な位置決めを行うことができる。この場合は、ソリッド
イマージョンレンズ9と対物レンズ7との間隔を常に一
定にするために、静電容量による変位計を用いて制御す
ることが望ましい。
Next, focus control of the solid immersion lens 9 and the like in a recording or reproducing process will be described. The beam spot irradiated onto the optical recording medium 12 and reduced to an extremely small size is preferably one whose focus is always controlled by the actuator 6 for the objective lens and the actuator 8 for the solid immersion lens shown in FIG. I do. Specifically, a two-stage actuator system is adopted, the tracking signal is band-separated, and the low-frequency component is distributed to a coarse actuator (not shown) and the high-frequency component is distributed to a fine actuator (not shown). Follow operation. Therefore, even in the case of random access, the irradiation of the beam spot on the target track is driven by the coarse actuator. However, when the target track is within several tens of target tracks, the fine actuator can work together to perform accurate positioning. In this case, in order to keep the distance between the solid immersion lens 9 and the objective lens 7 constant, it is desirable to control the displacement using a capacitance displacement meter.

【0023】次に、図3に基づいて本発明における記録
処理又は再生処理のための光源について説明する。本発
明に係る光源としては、波長約0.98[μm]である
赤外領域と同等の波長であるレーザー光を発光するVC
SEL素子14を格子状に配列してなるVCSELアレ
イ1を使用する。図3は、該VCSELアレイ1の斜視
図である。本実施例において、該VCSELアレイ1は
8行8列である計64個のVCSEL素子14を格子状
に配列したものを使用するが、この配列は特に8行8列
でなくとも、いかなる数の行及び列でもよい。ただし、
「格子状に配列」とは、説明の簡単のために格子状に配
列してなるもののようにしたことを意味し、実際に製造
する場合は、エピタキシャル成長法等の通常の半導体製
造過程によって、一時に64個のVCSEL素子があた
かも格子状に配列されたかのように層形成してなるもの
である。
Next, a light source for a recording process or a reproducing process according to the present invention will be described with reference to FIG. As a light source according to the present invention, a VC that emits laser light having a wavelength equivalent to that of an infrared region having a wavelength of about 0.98 [μm] is used.
The VCSEL array 1 in which the SEL elements 14 are arranged in a lattice is used. FIG. 3 is a perspective view of the VCSEL array 1. In the present embodiment, the VCSEL array 1 uses a total of 64 VCSEL elements 14 of 8 rows and 8 columns arranged in a grid pattern. Rows and columns may be used. However,
The term “arranged in a lattice” means that the elements are arranged in a lattice for the sake of simplicity of description. Sometimes, 64 VCSEL elements are formed in layers as if they were arranged in a lattice.

【0024】また、各VCSEL素子14は、レーザー
光を外部に発射するための出力窓15を有し、例えば、
ある特定の行だけに着目すれば、該出力窓15から発射
される一列をなす計8本のレーザ光は、図3には図示し
ていない光記録媒体12上に、8個のビームスポットを
形成する。光記録媒体12は、光記録媒体回転機構支持
部材13によって回転のふらつきが一定以下に抑制され
ているから、結局該光記録媒体上には8本のビームスポ
ットの軌跡が形成される。なお、本明細書において
「行」とは光記録媒体12の回転の接線の方向に沿った
一列を、「列」とは光記録媒体12の半径方向に沿った
一列をそれぞれいうものとする。
Each VCSEL element 14 has an output window 15 for emitting laser light to the outside.
Paying attention to only a specific row, a total of eight laser beams emitted from the output window 15 and forming one column form eight beam spots on the optical recording medium 12 not shown in FIG. Form. The rotation of the optical recording medium 12 is suppressed to a certain level or less by the optical recording medium rotating mechanism support member 13, so that the locus of eight beam spots is eventually formed on the optical recording medium. In this specification, “row” refers to one column along the direction of the tangent line of rotation of the optical recording medium 12, and “column” refers to one column along the radial direction of the optical recording medium 12.

【0025】まず、図3において、第8行に設けられた
一列のVCSEL素子14が発射するレーザー光のみに
着目すると、図3の8行8列のVCSELアレイ1にお
ける第8行第1列目から第8列目に配列された8つのV
CSEL素子14からは、合計8本のレーザ光が出力窓
15から紙面垂直上方に向かって発射される。但し、図
3においては説明の簡単のため、該VCSEL素子14
から発射されたレーザー光は斜めに描かれている。具体
的に説明すれば、VCSEL素子14から発射された8
本のレーザー光は、グレーティングホログラフィックオ
プティカルエレメント2、偏光ビームスプリッタ3等の
光学素子を通して、図1に示した光記録媒体12上に8
個のビームスポットを形成する(8個のビームスポット
からなる像を形成する)。該光記録媒体12は回転して
情報の記録又は再生がなされるものであるから、前述の
通り、その表面には8本のレーザ光の軌跡が描かれる。
しかし、前記光記録媒体12の回転の接線と前記VCS
ELアレイ1における行方向とが平行となるように、前
記光記録媒体12と前記VCSELアレイ1が配置され
ている場合は、前記8個のビームスポットが光記録媒体
12上で描く軌跡は同列上に重なりあってしまう結果、
1本の軌跡となってしまう。
First, in FIG. 3, focusing only on the laser light emitted from one column of VCSEL elements 14 provided in the eighth row, the eighth row and first column of the eight-row and eight-column VCSEL array 1 in FIG. 8 V arranged in the 8th column from
From the CSEL element 14, a total of eight laser beams are emitted from the output window 15 vertically upward in the drawing. However, in FIG. 3, the VCSEL element 14
The laser light emitted from is drawn diagonally. More specifically, 8 emitted from the VCSEL element 14
This laser beam passes through optical elements such as a grating holographic optical element 2 and a polarizing beam splitter 3 and is applied to the optical recording medium 12 shown in FIG.
Forming eight beam spots (forming an image consisting of eight beam spots). Since the optical recording medium 12 rotates to record or reproduce information, the locus of eight laser beams is drawn on the surface thereof as described above.
However, the tangent of rotation of the optical recording medium 12 and the VCS
When the optical recording medium 12 and the VCSEL array 1 are arranged so that the row direction in the EL array 1 is parallel, the trajectories drawn by the eight beam spots on the optical recording medium 12 are in the same column. As a result,
It becomes one locus.

【0026】そこで、図3が示すように、前記VCSE
Lアレイ1を光記録媒体12の回転の接線方向に対して
微小角度傾けられている。従って、前記8個のビームス
ポットは、同列かっ隣り合う行に配置された2つの前記
VCSEL素子14が形成する2個のビームスポットの
間に収まることになる。すなわち、前述の場合は、第7
行第1列と第8行第1列に位置する前記VCSEL素子
14が形成する2個のビームスポットの間に、第8行の
各VCSEL素子14が発射した全てのビームスポット
(8個)が難なく納まるのである。ただし、端点である
第8行第1列に位置するVCSEL素子14が形成する
1個のビームスポットは、前記8個のビームスポットに
含めるものとする。したがって光記録媒体12が回転す
れば、その面上に、8本の、重ならない連続した軌跡を
描くことができるので、結局8トラックによる情報の記
録又は再生が可能となる。
Therefore, as shown in FIG.
The L array 1 is inclined by a small angle with respect to the tangential direction of rotation of the optical recording medium 12. Therefore, the eight beam spots fall between the two beam spots formed by the two VCSEL elements 14 arranged in the same column and adjacent rows. That is, in the case described above, the seventh
Between the two beam spots formed by the VCSEL elements 14 located in the first row and the eighth row and the first column, all the beam spots (eight) emitted by each VCSEL element 14 in the eighth row are located. It fits without difficulty. However, one beam spot formed by the VCSEL element 14 located at the eighth row and first column, which is the end point, is included in the eight beam spots. Accordingly, when the optical recording medium 12 rotates, eight continuous non-overlapping trajectories can be drawn on the surface thereof, so that information can be recorded or reproduced by eight tracks.

【0027】してみると、図3の8行8列からなる前記
VCSELアレイ1においては、合計64本のレーザー
光が発射されるので、64トラックによる情報の記録又
は再生が可能となる。具体的には、これら64本のレー
ザー光がグレーティングホログラフィックオプティカル
エレメント2に入射するときに形成するビームスポット
の像(イメージ)は、64個のビームスポットからな
る。この像は、前述のとおり、図1のソリッドイマージ
ョンレンズ9を通過する際に回折限界で制限されるまで
絞り込まれるが、このとき、当該64個のビームスポッ
トからなる像は、前記VCSELアレイ1又は前記グレ
ーティングホログラフィックオプティカルエレメント2
における当初の像をそのまま等比に縮小されて前記光記
録媒体12上に照射されることになる。したがって、図
3の各VCSEL素子14に設けられた出力窓15の直
径によってレーザービームスポットのサイズを制御しな
くとも、ソリッドイマージョンレンズ9を使用すること
で、複数のビームスポットからなる像(イメージ)のサ
イズを大幅に縮小させることができるものである。
In the VCSEL array 1 having eight rows and eight columns in FIG. 3, a total of 64 laser beams are emitted, so that information can be recorded or reproduced on 64 tracks. Specifically, an image (image) of a beam spot formed when these 64 laser beams enter the grating holographic optical element 2 is composed of 64 beam spots. As described above, this image is narrowed down until it is limited by the diffraction limit when passing through the solid immersion lens 9 of FIG. 1. At this time, the image composed of the 64 beam spots is formed by the VCSEL array 1 or The grating holographic optical element 2
The original image is reduced to the same ratio as it is and irradiated onto the optical recording medium 12. Therefore, even if the size of the laser beam spot is not controlled by the diameter of the output window 15 provided in each VCSEL element 14 of FIG. 3, an image (image) composed of a plurality of beam spots can be obtained by using the solid immersion lens 9. Can be greatly reduced in size.

【0028】例えば、図4は前記VCSELアレイ1の
要部拡大図であり、.前記出力窓15の直径又は前記V
CSELアレイ1の各出力レーザー光の直径を1[μ
m]とすると、各出力窓15をできるだけ隣接するよう
に形成したうえで、前記VCSELアレイ1を微小角度
傾けると、図1の構成によって光記録媒体12上に照射
された,縮小された64個のビームスポットの像は、ソ
リッドイマージョンレンズ9として図2におけるスーパ
ー半球レンズを使用した場合で屈折率を3.5、図2に
おけるθを30度とすると,使用波長λは0.98[μ
m]であるから、一般的な光学式であるλ/(2×n2
×sinθ)から、約80[nm]四方の極微小な像に
なることがわかる。但し、該出力窓15は概ね8[μ
m]〜10[μm]程度またはそれ以上の直径でもよい
ものとする。
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the VCSEL array 1. The diameter of the output window 15 or the V
The diameter of each output laser beam of the CSEL array 1 is 1 [μ
m], the output windows 15 are formed so as to be adjacent to each other as much as possible, and when the VCSEL array 1 is tilted by a small angle, the reduced 64 light beams irradiated onto the optical recording medium 12 by the configuration of FIG. If the refractive index is 3.5 and θ in FIG. 2 is 30 degrees when the super hemispheric lens in FIG. 2 is used as the solid immersion lens 9, the wavelength λ of the beam spot image is 0.98 [μ].
m], λ / (2 × n 2 ) which is a general optical type
× sin θ), it can be seen that an extremely small image of about 80 [nm] square is obtained. However, the output window 15 is approximately 8 [μ].
m] to 10 [μm] or more.

【0029】また、図1及び図2において、前記VCS
EL素子14の使用波長をλとすれば、ソリッドイマー
ジョンレンズ9の表面と光記録媒体12の保護膜との間
隔を約λ/4、すなわち本実施例の場合は約0.25
[μm]以下となるように対物レンズ7とソリッドイマ
ージョンレンズ9との間隔を制御すれば、ニアフィール
ド(近接場)光学原理から、ビームスポットサイズが縮
小された前記64本のレーザー光は、前記ソリッドイマ
ージョンレンズ9や光記録媒体12の表面に形成されて
いる保護膜等にて反射損を受けることなく、該光記録媒
体12の記録層に到達することができる。そのために、
理想的には、図1のように対物レンズ用アクチュエータ
6とソリッドイマージョンレンズ用アクチュエータ8と
を設けて、対物レンズ7とソリッドイマージョンレンズ
9とを適宜に間隔調整し、ビームスポットの焦点を合わ
せるとともに、該ソリッドイマージョンレンズ9と光記
録媒体12との距離をほぼ一定に保つものとする。これ
によって、光記録媒体12の有する凹凸面にソリッドイ
マージョンレンズ9が接触することなく、光記録媒体1
2上に、約100[nm]幅で、64個のビームスポッ
トからなる高密度トラックを形成することができるの
で、大容量の情報を記録することができるものである。
また、光記録媒体12上から反射された高密度のビーム
スポットからなる像を前記再生信号検出手段10にトレ
ースさせれば、大容量の情報を再生することができる。
In FIG. 1 and FIG.
Assuming that the operating wavelength of the EL element 14 is λ, the distance between the surface of the solid immersion lens 9 and the protective film of the optical recording medium 12 is about λ / 4, that is, about 0.25 in this embodiment.
If the distance between the objective lens 7 and the solid immersion lens 9 is controlled so as to be [μm] or less, the 64 laser beams whose beam spot size has been reduced from the principle of near-field (near-field) optics It is possible to reach the recording layer of the optical recording medium 12 without being subjected to reflection loss by the solid immersion lens 9 or the protective film formed on the surface of the optical recording medium 12. for that reason,
Ideally, as shown in FIG. 1, the objective lens actuator 6 and the solid immersion lens actuator 8 are provided, the objective lens 7 and the solid immersion lens 9 are appropriately adjusted in distance, and the beam spot is focused. The distance between the solid immersion lens 9 and the optical recording medium 12 is kept substantially constant. As a result, the solid immersion lens 9 does not contact the uneven surface of the optical recording medium 12 and the optical recording medium 1
2, a high-density track composed of 64 beam spots having a width of about 100 [nm] can be formed, so that a large amount of information can be recorded.
Further, if an image composed of a high-density beam spot reflected from the optical recording medium 12 is traced by the reproduction signal detecting means 10, a large amount of information can be reproduced.

【0030】従って、本発明に係る光ディスク装置の構
成は、図5に示すコンタクトヘッド方式のようにVCS
ELアレイ51を光記録媒体54に接触させるようなも
のにしなくてもよく、これまでの光ディスク装置におけ
る場合と同程度の、光記録媒体と対物レンズとの間隔
(約250[μm])が維持できれば、記録又は再生す
るに十分である。
Therefore, the configuration of the optical disk apparatus according to the present invention is similar to that of the contact head system shown in FIG.
The EL array 51 does not need to be brought into contact with the optical recording medium 54, and the distance between the optical recording medium and the objective lens (about 250 [μm]) is maintained at about the same level as in the conventional optical disk apparatus. If possible, it is enough for recording or reproduction.

【0031】当然ながら、光記録媒体と対物レンズとの
間隔が約250[μm]よりも小さく、使用レーザの波
長の略λ/4に相当する100nmから200nm程度
まで密着される構造を採用することができる。光記録媒
体と対物レンズとの間隔が約250[μm]に維持され
る装置では、光ディスクを交換可能な装置のタイプとな
るが、その間隔が略100nmの装置では、現行のハー
ドディスクのようにその記録媒体である光ディスクが基
本的には交換ができない装置として実現される。
As a matter of course, a structure in which the distance between the optical recording medium and the objective lens is smaller than about 250 [μm] and is closely adhered from about 100 nm to about 200 nm corresponding to approximately λ / 4 of the wavelength of the laser used. Can be. In a device in which the distance between the optical recording medium and the objective lens is maintained at about 250 [μm], an optical disk can be replaced. In a device in which the distance is approximately 100 nm, such a device as the current hard disk is used. An optical disk as a recording medium is basically realized as a device that cannot be replaced.

【0032】また、特に、再生専用として本発明を実施
する場合は、光源である前記VCSELアレイ1の発射
するレーザー光の出力は、記録に使用する場合に比べて
弱い出力で足りる。再生の場合は、光記録媒体12の記
録層にピット形成又は相変化を施すほどの出力は不要だ
からである。
In particular, when the present invention is implemented for reproduction only, the output of the laser light emitted from the VCSEL array 1, which is a light source, needs to be weaker than that used for recording. This is because, in the case of reproduction, an output is not necessary to perform pit formation or phase change on the recording layer of the optical recording medium 12.

【0033】また、本実施例では波長約0.98[μ
m]のレーザー光を発光するVCSELアレイ1を使用
しているが、これは、本実施例の前記ソリッドイマージ
ョンレンズ9がGaAsからなるものだからであり、そ
の基礎吸収端波長は約0.919[μm]であるから、
SiやInPの場合は更に長い波長となる。とすれば、
本実施例で使用している、当該基礎吸収端波長がGaA
sのおよそ0.919[μm]からなるソリッドイマー
ジョンレンズ9の場合は、約0.92[μm]より波長
の短い光を通過させる場合は黒色となってその光を吸収
してしまい、光記録媒体12に情報を記録又は再生する
ことが不可能となる。そこで、本実施例ではソリッドイ
マージョンレンズ9の材料の基礎吸収端波長と同等以上
の波長であるレーザー光を発光するようなVCSELア
レイ1を使用することが必要であり、好ましくは、当該
ソリッドイマージョンレンズ9は、本実施例で使用した
GaAs以外のいかなる材料からなる場合でも、少なく
とも赤外領域の波長において透明であるようなものを使
用するものとする。前記VCSEL素子14は、耐久性
を維持するために紫外領域の波長を使用しないためであ
ることと、従来の光ディスク装置における光記録媒体1
2と対物レンズ7との間隔と同程度の間隔(約250
[μm])を維持したまま、大容量の情報を記録又は再
生せしめるためである。
In this embodiment, the wavelength is about 0.98 [μ
m] is used because the solid immersion lens 9 of this embodiment is made of GaAs, and has a fundamental absorption edge wavelength of about 0.919 [m]. μm],
In the case of Si or InP, the wavelength becomes longer. given that,
The basic absorption edge wavelength used in this embodiment is GaAs.
In the case of the solid immersion lens 9 having an s of about 0.919 [μm], when light having a wavelength shorter than about 0.92 [μm] is transmitted, the light turns black and absorbs the light. It becomes impossible to record or reproduce information on the medium 12. Therefore, in this embodiment, it is necessary to use the VCSEL array 1 which emits a laser beam having a wavelength equal to or longer than the fundamental absorption edge wavelength of the material of the solid immersion lens 9, and preferably, the solid immersion lens 9 9 is made of any material other than GaAs used in this embodiment, which is transparent at least in a wavelength in the infrared region. The VCSEL element 14 does not use a wavelength in the ultraviolet region in order to maintain durability.
2 and the objective lens 7 (approximately 250
[Μm]) while recording or reproducing a large amount of information.

【0034】上述した図1に示す光学系においては、第
2対物レンズとしてのソリッドイマージョンレンズ9
は、赤外線しか通さない半導体材料であるGaAs(ガ
リュウム砒素)で作られることが好ましい。このような
材料でソリッドイマージョンレンズ9が作られる場合に
は、前記VCSEL素子14の各半導体レーザの発振波
長として赤外線の980nmの波長が採用されると、可
視光線に対しては不透明であるソリッドイマージョンレ
ンズ9は、この赤外線に対しては可視光線におけるガラ
スレンズのように殆ど吸収なしで赤外線を超微小サイズ
に集めることができる。ここで、ソリッドイマージョン
レンズ9は、図6に示されるように半球レンズの半径r
よりもレンズの厚さt0が大きく(t0>r)定められ
ているスーパー半球レンズであるので次のような問題が
あり、その為に第1の対物レンズとしての対物レンズ7
のレンズ面を最適化することが必要とされる。
In the optical system shown in FIG. 1, the solid immersion lens 9 as the second objective lens is used.
Is preferably made of GaAs (gallium arsenide), which is a semiconductor material that transmits only infrared rays. When the solid immersion lens 9 is made of such a material, if the wavelength of infrared light of 980 nm is adopted as the oscillation wavelength of each semiconductor laser of the VCSEL element 14, the solid immersion lens 9 is opaque to visible light. The lens 9 can collect the infrared rays in a very small size with little absorption of the infrared rays like a glass lens in the visible light. Here, the solid immersion lens 9 has a radius r of a hemispherical lens as shown in FIG.
This is a super hemispherical lens in which the thickness t0 of the lens is larger than (t0> r), and therefore has the following problem. Therefore, the objective lens 7 as the first objective lens has the following problem.
It is necessary to optimize the lens surface of the lens.

【0035】(1)第1の対物レンズ7としてコンパク
トディスクプレーヤ或いはDVDプレーヤで使われてい
るプラスチック非球面レンズが用いられると、通常市販
されている非球面レンズは、波長が780nm±10n
mの波長領域、或いは650nm±10nmの可視領域
で最適にこの波長のレーザビームを収束するように設計
されていることから、これらのレンズを波長980nm
で使用すると大きな球面収差が発生する。
(1) When a plastic aspherical lens used in a compact disk player or a DVD player is used as the first objective lens 7, a commercially available aspherical lens has a wavelength of 780 nm ± 10n.
These lenses are designed to converge a laser beam of this wavelength optimally in the wavelength region of m or in the visible region of 650 nm ± 10 nm.
When used in, a large spherical aberration occurs.

【0036】(2)第2の対物レンズ9の厚さt0を半
球レンズの半径rよりも大きくすると、第2の対物レン
ズ9からも球面収差が発生される。特に、スーパー半球
レンズの材料として屈折率が大きいGaAs半導体材料
(屈折率n 3.6〜3.5)が用いられる場合には、
大きな球面収差が発生される。即ち、第2対物レンズに
よって得られるビームウエストのサイズは、球面収差及
び像面湾曲収差の為に理想的な値(=λ/2n2sin
θ)よりもかなり大きくなってしまう。
(2) When the thickness t0 of the second objective lens 9 is larger than the radius r of the hemispherical lens, spherical aberration is also generated from the second objective lens 9. In particular, when a GaAs semiconductor material having a large refractive index (refractive index n 3.6 to 3.5) is used as the material of the super hemispherical lens,
Large spherical aberration is generated. That is, the size of the beam waist obtained by the second objective lens is an ideal value (= λ / 2n 2 sin) for spherical aberration and field curvature aberration.
θ).

【0037】このようなことを考慮して第1の対物レン
ズとしての対物レンズ7において対物レンズ9の像面の
収差を補正するようにレンズ面を最適化するために第1
の第1の対物レンズとしての非球面レンズは、使用波長
と設計波長を±10nmの制度で設計されることが好ま
しいことが判明している。
In consideration of the above, the first objective lens 7 as the first objective lens is used to optimize the lens surface so as to correct the aberration of the image plane of the objective lens 9.
It has been found that it is preferable that the aspherical lens as the first objective lens is designed so that the working wavelength and the design wavelength are within a range of ± 10 nm.

【0038】以下に、第1の対物レンズ7の第1および
第2のレンズ面の形状を最適化する手法を図6を参照し
て説明する。
A method for optimizing the shapes of the first and second lens surfaces of the first objective lens 7 will be described below with reference to FIG.

【0039】すなわち、図6に示されるように、第1の
対物レンズ7の第1のレンズ面41aのP5に入射した
光点数に対応する複数のレーザ光は、第1の対物レンズ
7の第2のレンズ面41bから出射される際に、P4で
示される範囲内から射出される。第1の対物レンズ7を
出射されたレーザ光は、第2の対物レンズ9の第1のレ
ンズ面42aに、P1で入射し、第2のレンズ面42b
を通過して、光ディスク12の記録面の記録媒体層に、
Poのビーム径で収束される。従って、光ディスク12
の記録面の記録媒体層におけるレーザビームの断面ビー
ム径がPoとなるよう、第1および第2の対物レンズ
7、9を通過するレーザビームを、P5ないしP1の各
点で最適化して、最終的に記録媒体層でのビーム径をP
oとすることのできるレンズ面の形状を求めることで、
第2の対物レンズ9による球面収差の影響を取り除くこ
とが可能となる。
That is, as shown in FIG. 6, a plurality of laser beams corresponding to the number of light spots incident on P5 of the first lens surface 41a of the first objective lens 7 When the light is emitted from the second lens surface 41b, the light is emitted from the range indicated by P4. The laser light emitted from the first objective lens 7 is incident on the first lens surface 42a of the second objective lens 9 at P1, and the second lens surface 42b
Through the recording medium layer on the recording surface of the optical disc 12,
It is converged at the beam diameter of Po. Therefore, the optical disk 12
The laser beam passing through the first and second objective lenses 7 and 9 is optimized at points P5 to P1 so that the cross-sectional beam diameter of the laser beam on the recording medium layer on the recording surface becomes Po. The beam diameter at the recording medium layer is
By finding the shape of the lens surface that can be set to o,
The influence of the spherical aberration by the second objective lens 9 can be removed.

【0040】詳細には、第2の対物レンズ9の第1のレ
ンズ面42aは、曲率半径rで定義される球面であり、
また第2のレンズ面42bは、平面であるから、球面収
差を除去するために利用可能なレンズ面は、第1の対物
レンズ7の第1のレンズ面41aおよび第2のレンズ面
41bである。従って、2つのレンズ面41aおよび4
1bにおいて、レーザ光が通過する位置毎に、レンズ面
を定義する曲率半径Rcを求め、レンズ面の任意の位置
で、その曲率半径Rcを再現可能な条件式をレンズ面の
形状とすることで、レンズ面の形状(非球面)を示す条
件を得ることができる。なお、実際には、レーザビーム
が進む方向をZ軸方向、光ディスク12の記録面の方向
をX軸およびY軸からなる二次元座標でそれぞれ示し、
光ディスク12の記録面の記録領域層を原点として、各
レンズ面の位置(Z軸方向)に基づいて、各レンズ面の
形状を考察する。
More specifically, the first lens surface 42a of the second objective lens 9 is a spherical surface defined by a radius of curvature r,
Since the second lens surface 42b is a flat surface, the lens surfaces that can be used for removing spherical aberration are the first lens surface 41a and the second lens surface 41b of the first objective lens 7. . Therefore, the two lens surfaces 41a and 4
1b, a radius of curvature Rc defining a lens surface is determined for each position where a laser beam passes, and a conditional expression capable of reproducing the radius of curvature Rc at an arbitrary position on the lens surface is defined as the shape of the lens surface. , A condition indicating the shape of the lens surface (aspheric surface) can be obtained. Actually, the direction in which the laser beam travels is indicated by the Z-axis direction, and the direction of the recording surface of the optical disc 12 is indicated by two-dimensional coordinates including the X axis and the Y axis, respectively.
With the recording area layer of the recording surface of the optical disk 12 as the origin, the shape of each lens surface will be considered based on the position (Z-axis direction) of each lens surface.

【0041】尚、図6において符号12aは、光ディス
クの保護膜であり、この保護膜12aを含む第2の対物
レンズ9の平坦な面からディスクの記録面までのエアー
ギャップの光路長、即ち、光学的長さgは、λ/4より
小さく定められている(g<λ/4)。
In FIG. 6, reference numeral 12a denotes a protective film of the optical disk, and the optical path length of the air gap from the flat surface of the second objective lens 9 including the protective film 12a to the recording surface of the disk, that is, The optical length g is set to be smaller than λ / 4 (g <λ / 4).

【0042】図6において、第2の対物レンズ9の第1
のレンズ面42aの光ディスクDの記録領域層から最も
離れた位置(第1のレンズ面42aの頂部であって,X
=0,Y=0)と記録領域層との間の距離をTD、第2
の対物レンズ9の光ディスク12から最も離れた位置
(第1のレンズ面42aの頂部;X=0,Y=0)と第
1の対物レンズ7の光ディスクDに最も接近した位置
(第2のレンズ面41bの頂部;X=0,Y=0)との
間の距離をWD、第1の対物レンズ7において、第1の
レンズ面41aの頂部(X=0,Y=0)と第2のレン
ズ面41bの頂部(X=0,Y=0)との間の距離すな
わち第1の対物レンズ7の光軸(Z軸)方向の厚さをT
Sとし、Z軸方向の座標に置き換えると、 Z1 = TD、 Z2 = TD + WD、 Z4 = TD + WD + TS、 となる。
In FIG. 6, the first of the second objective lens 9
Of the lens surface 42a of the optical disk D farthest from the recording area layer (the top of the first lens surface 42a, X
= 0, Y = 0) and the recording area layer, TD,
The position of the objective lens 9 farthest from the optical disk 12 (the top of the first lens surface 42a; X = 0, Y = 0) and the position of the first objective lens 7 closest to the optical disk D (the second lens The distance between the top of the surface 41b; X = 0, Y = 0) is WD, and in the first objective lens 7, the top of the first lens surface 41a (X = 0, Y = 0) and the second The distance between the top of the lens surface 41b (X = 0, Y = 0), that is, the thickness of the first objective lens 7 in the optical axis (Z-axis) direction is represented by T
When S is replaced by coordinates in the Z-axis direction, Z1 = TD, Z2 = TD + WD, and Z4 = TD + WD + TS.

【0043】ここで、光線ベクトルA1(l1,n1)
は、 l1 = X1 / (X12+Z121/2 n1 = Z1 / (X12+Z121/2 ただし、l1の最大値l1maxは、l1max =
NA/nDであるから、X1の最大値X1maxは、 X1max= (NA・TD/nD)/(1−(NA/
nD)21/2 で与えられる。
Here, the ray vector A1 (11, n1)
Is, l1 = X1 / (X1 2 + Z1 2) 1/2 n1 = Z1 / (X1 2 + Z1 2) 1/2 The maximum value L1max of l1 is, L1max =
Since NA / nD, the maximum value X1max of X1 is: X1max = (NA · TD / nD) / (1− (NA /
nD) 2 ) 1/2 .

【0044】次に、光線ベクトルA2(l2,n2)
は、 l2 = (X2−X1)/[(X2−X1)2+(Z
2−Z1)21/2 n1 = (Z2−Z1)/[(X2−X1)2+(Z
2−Z1)21/2 により求められる。
Next, the ray vector A2 (l2, n2)
Is, l2 = (X2-X1) / [(X2-X1) 2 + (Z
2-Z1) 2] 1/2 n1 = (Z2-Z1) / [(X2-X1) 2 + (Z
2-Z1) 2 ] 1/2 .

【0045】一方、屈折の法則から、 l2 = nD ・ l1 であるから、X2は、 X2 = X1+[nD・l1(Z2−Z1)]/(1
−nD2・l12)1/2 と示すことができる。
On the other hand, from the law of refraction, since l2 = nD · l1, X2 is calculated as follows: X2 = X1 + [nD · l1 (Z2-Z1)] / (1
−nD2 · 112) 1/2 .

【0046】次に、P3(X3,Z3)を求めるため
に、 X3 = X2 + l2・Δ Z3 = Z2 + n2・Δ を定義すると、 Δ = F/[G+(G2−F/Rc)1/2] ただし、F=X22/Rc,G=n2−(l2・X2/
Rc) である。
Next, in order to obtain P3 (X3, Z3), if X3 = X2 + 12.ΔZ3 = Z2 + n2.Δ is defined, Δ = F / [G + (G2-F / Rc) 1 / 2 ] where F = X22 / Rc, G = n2- (l2 / X2 /
Rc).

【0047】次に、球面での屈折を考え、光線ベクトル
A3(l3,n3)を l3 = (l2 − K・X3)/ns n3 = [n2 − K(Z3−Z2−Rc)]ns ただし、Kは、 K = 1/RC[(ns2−1+G2−F/Rc)
1/2− (G2−F/Rc)1/2] により、求める。
Next, considering refraction on a spherical surface, the ray vector A3 (13, n3) is calculated as follows: l3 = (l2-K.X3) / nsn3 = [n2-K (Z3-Z2-Rc)] ns K is: K = 1 / RC [(ns2-1 + G2-F / Rc)
1 / 2- (G2-F / Rc) 1/2 ].

【0048】以下、P4は、光線ベクトルA3(l3,
n3)上に存在するから、 X4 = X3 + Δ’・L3 Z4 = Z3 + Δ’・n3 で表すことができる。なお、Z4は、から、X4は、 X4 = X3 + l3(Z4−Z3)/n3 となる。
Hereinafter, P4 is a ray vector A3 (13,
n3), it can be expressed as X4 = X3 + Δ '· L3 Z4 = Z3 + Δ' · n3. From Z4, X4 becomes X4 = X3 + 13 (Z4-Z3) / n3.

【0049】以上により、第1の対物レンズ7の第1お
よび第2のレンズ面41a,41bのそれぞれのレンズ
面を横切る各レーザビームの座標(X−n,Y−n〜X
n,Yn)が求められる。なお、光路長Lは、 L = L1 + L2 + L3 であり、それぞれ、 L1 = nd(X12+Z12)、 L2 = [(X3−X1)2+(Z3−Z
1)21/2、 L3 = n3[(Z4−X3)2+(Z4−Z3)2
1/2、 ただし、X4 = rm,Z4 = mλ により与えられるので、 L−(nd・TD + WD + ns・TS) =
mλ より、m = 0,1,2・・・のそれぞれにおけるグ
レーティング輪体、換言すれば、非球面の半径を求める
ことができる。
As described above, the coordinates (Xn, Yn to Xn) of each laser beam crossing the first and second lens surfaces 41a and 41b of the first objective lens 7 respectively.
n, Yn). The optical path length L is L = L1 + L2 + L3, respectively, L1 = nd (X12 + Z12 ), L2 = [(X3-X1) 2 + (Z3-Z
1) 2] 1/2, L3 = n3 [(Z4-X3) 2 + (Z4-Z3) 2]
1/2 , where X4 = rm and Z4 = mλ, so that L− (nd · TD + WD + ns · TS) =
From mλ, the radius of the grating ring at each of m = 0, 1, 2,..., in other words, the radius of the aspherical surface can be obtained.

【0050】以上により、「X1」を求め、「X1」を
用いて「X4」を求めることで、m番目のレンズ面の各
曲率半径Rcを求めることができる。これらの曲率半径
Rcを次々にコンピュータ解析によって求めることによ
って最適化されたレンズ面を定めることができる。
As described above, by obtaining "X1" and obtaining "X4" using "X1", each radius of curvature Rc of the m-th lens surface can be obtained. An optimized lens surface can be determined by obtaining these radii of curvature Rc one after another by computer analysis.

【0051】上述したようにして各曲率半径Rcを求め
ることによって対物レンズ7のレンズ面を最適化するこ
とができる。この対物レンズ7のレンズ面を最適化する
ことによって面光源としてのVCSELアレイ1の多数
の光点を球面収差及び像面湾曲収差を生じさせずに記録
面上に多数の微小なビームスポットの像として投影する
ことができる。
The lens surface of the objective lens 7 can be optimized by obtaining each radius of curvature Rc as described above. By optimizing the lens surface of the objective lens 7, many light spots of the VCSEL array 1 as a surface light source are imaged with a large number of minute beam spots on the recording surface without causing spherical aberration and field curvature aberration. Can be projected as

【0052】ここで、VCSELアレイ1は、1つの半
導体基板に多数のVCSEL素子を形成する場合に限ら
ず、発光点数が比較的少なくとも良い場合には、多数の
端面発光半導体レーザをその発光面をアレイ状に配置す
るようにした構造であっても良い。このような端面発光
半導体レーザを用いる場合には、再生信号発生手段は、
当然にその半導体レーザの発振波長に対応した検出感度
を有する光検出アレイで構成される。
Here, the VCSEL array 1 is not limited to the case where a large number of VCSEL elements are formed on one semiconductor substrate. The structure may be such that they are arranged in an array. When such an edge emitting semiconductor laser is used, the reproduction signal generating means
Naturally, it is composed of a light detection array having a detection sensitivity corresponding to the oscillation wavelength of the semiconductor laser.

【0053】また、上述した実施例においては、VCS
ELアレイ1は、窒化ガリュウム(GaN)或いはII―V
I族化合物半導体で作られた青色及び紫外線領域のレー
ザを発生するものであってもよく、このような波長(5
50から300nm)の光波を透過するガラス或いは高
分子材料が第2の対物レンズ9としてのソリッドイマー
ジョンレンズの材料として選定され、上述したようにこ
の第2の対物レンズ9に対して第1の対物レンズ7が最
適化されても良い。
In the above-described embodiment, the VCS
EL array 1 is made of gallium nitride (GaN) or II-V
A laser that emits a laser in the blue and ultraviolet regions made of a Group I compound semiconductor may be used.
Glass or a polymer material that transmits a light wave of 50 to 300 nm) is selected as the material of the solid immersion lens as the second objective lens 9, and as described above, the first objective lens is provided for the second objective lens 9. The lens 7 may be optimized.

【0054】[0054]

【発明の効果】請求項1の発明では、垂直共振器表面発
光半導体レーザー素子14を格子状に配列してなる垂直
共振器表面発光半導体レーザーアレイ1と、該垂直共振
器表面発光半導体レーザーアレイ1が発射したレーザー
光を光記録媒体12に照射するとともに該光記録媒体1
2から反射した光を受光するためのソリッドイマージョ
ンレンズ9と、前記光記録媒体12から反射された光を
再生信号として検出するための再生信号検出手段10と
を設け、前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイ
1は前記光記録媒体12の回転の接線方向に対して微小
角度傾いてなる光ディスク装置としたことで、コンタク
トヘッド方式のようにVCSELアレイ1の発射したレ
ーザー光を直接照射させるのではなく、ソリッドイマー
ジョンレンズ9の使用ゆえに、ビームスポットを縮小さ
れた像として光記録媒体12に照射することで、従来に
比して極めて微小なビームスポットを光記録媒体12上
に形成することができるので、飛躍的な容量の情報を従
来の光記録媒体12に記録又は再生することができる効
果を奏する。
According to the first aspect of the present invention, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array 1 in which the vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements 14 are arranged in a lattice, and the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array 1 are provided. Irradiates the optical recording medium 12 with the laser light emitted by the optical recording medium 1 and
A solid immersion lens 9 for receiving the light reflected from the optical recording medium 2 and reproduction signal detecting means 10 for detecting the light reflected from the optical recording medium 12 as a reproduction signal; Since the laser array 1 is an optical disk device that is inclined at a small angle with respect to the tangential direction of rotation of the optical recording medium 12, the laser beam emitted from the VCSEL array 1 is not directly irradiated as in the contact head system. Since the solid immersion lens 9 is used, a very small beam spot can be formed on the optical recording medium 12 by irradiating the optical spot on the optical recording medium 12 as a reduced image. This has the effect that information of a remarkable capacity can be recorded or reproduced on the conventional optical recording medium 12.

【0055】更に、請求項2の発明では、請求項1記載
において、前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレ
イ1は赤外領域と同等の波長であるレーザー光を発光し
てなる光ディスク装置としたことにより、従来技術のよ
うに使用波長を紫外領域に近づける(短くする)必要が
なくなるため、光源としての半導体レーザー、すなわち
本発明ではVCSELアレイ1の寿命をむやみに縮める
ことなく、耐久性よく光ディスク装置を使用することが
できる利点がある。同様にして、光記録媒体面12から
ソリッドイマージョンレンズ9表面までの間隔を従来の
ように短くとる必要がないので、光記録媒体12の保護
膜等にソリッドイマージョンレンズ9の表面が接触等す
る心配がないから、光記録媒体12の保護膜等に多少の
凹凸があったとしてもその影響を受けることなく大容量
の情報を記録又は再生することができるという利点があ
る。
Further, in the invention of claim 2, according to claim 1, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array 1 is an optical disk device which emits laser light having a wavelength equivalent to that of an infrared region. As a result, it is not necessary to bring the wavelength used closer to the ultraviolet region (shortening) as in the prior art, so that the semiconductor laser as a light source, that is, in the present invention, the durability of the VCSEL array 1 is not shortened unnecessarily, and the optical disk device is durable. There are advantages that can be used. Similarly, since the distance from the optical recording medium surface 12 to the surface of the solid immersion lens 9 does not need to be short as in the related art, there is a concern that the surface of the solid immersion lens 9 may contact the protective film of the optical recording medium 12 or the like. Therefore, even if the protective film of the optical recording medium 12 has some irregularities, there is an advantage that a large amount of information can be recorded or reproduced without being affected by the irregularities.

【0056】更に、請求項3の発明では、請求項1記載
において、前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレ
イ1はGaAsの基礎吸収端波長と同等以上の長波長で
あるレーザー光を発光してなる光ディスク装置としたこ
とにより、特に前記ソリッドイマージョンレンズ9がG
aAsからなる場合に、従来技術のように使用波長を紫
外領域に近づける(短くする)必要がないため、光源と
しての半導体レーザー、すなわち本発明ではVCSEL
アレイ1の寿命をむやみに縮めることなく、耐久性よく
光ディスク装置を使用することができる利点がある。同
様にして、光記録媒体面12からソリッドイマージョン
レンズ9表面までの間隔を従来のように短くとる必要が
ないので、光記録媒体12の保護膜等にソリッドイマー
ジョンレンズ9表面が接触等する心配がなく、光記録媒
体12の保護膜等に多少の凹凸があったとしてもその影
響を受けることなく大容量の情報を記録又は再生するこ
とができるという利点がある。
Further, in the third aspect of the present invention, in the first aspect, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array 1 emits laser light having a wavelength longer than or equal to the fundamental absorption edge wavelength of GaAs. In particular, the solid immersion lens 9 has a G
In the case of using aAs, it is not necessary to bring the wavelength used closer to the ultraviolet region (shortening) as in the prior art.
There is an advantage that the optical disk device can be used with high durability without unnecessarily shortening the life of the array 1. Similarly, the distance from the optical recording medium surface 12 to the surface of the solid immersion lens 9 does not need to be as short as in the related art, so that the surface of the solid immersion lens 9 may be in contact with the protective film or the like of the optical recording medium 12. In addition, even if the protective film of the optical recording medium 12 has some irregularities, there is an advantage that a large amount of information can be recorded or reproduced without being affected by the irregularities.

【0057】更に、請求項4の発明では、請求項1,2
又は3記載において、前記ソリッドイマージョンレンズ
9は赤外領域と同等の波長において透明であるような材
料からなる光ディスク装置としたことで、現時点におい
て前記VCSEL素子14の発振効率と発振出力が最も
安定しているとされている0.98[μm]及びその周
辺の赤外領域波長が使用でき、既存の設備等を利用して
極めて低コストに本発明に係る光ディスク装置を製造で
きる利点がある。
Further, according to the invention of claim 4, according to claims 1 and 2,
Or 3, in which the solid immersion lens 9 is an optical disk device made of a material that is transparent at a wavelength equivalent to the infrared region, so that the oscillation efficiency and oscillation output of the VCSEL element 14 are most stable at present. 0.98 [μm] and the wavelength in the infrared region around it can be used, and there is an advantage that the optical disk device according to the present invention can be manufactured at extremely low cost by using existing facilities and the like.

【0058】また、請求項5の発明では、請求項1,
2,3又は4記載において、前記ソリッドイマージョン
レンズ9はGaAsの基礎吸収端波長と同等以上の長波
長において透明であるような材料からなる光ディスク装
置としたことにより、現時点において前記VCSEL素
子14の発振効率と発振出力が最も安定しているとされ
ている出力レーザ波長0.98[μm]が使用でき、既
存の設備等を利用して極めて低コストで本発明に係る光
ディスク装置を製造できる利点がある。
According to the fifth aspect of the present invention, the first aspect is provided.
5. In the above 2, 3, or 4, the solid immersion lens 9 is an optical disk device made of a material that is transparent at a wavelength longer than or equal to the GaAs fundamental absorption edge wavelength. An output laser wavelength of 0.98 [μm], which is considered to have the most stable efficiency and oscillation output, can be used, and the optical disk device according to the present invention can be manufactured at extremely low cost using existing equipment. is there.

【0059】更に、請求項6の発明では、請求項1,
2,3,4又は5記載において、前記ソリッドイマージ
ョンレンズ9はGaAsからなる光ディスク装置とした
ことにより、現時点において前記VCSEL素子14の
発振効率と発振出力が最も安定しているとされている出
力レーザ波長0.98[μm]が使用でき、既存の設備
等を利用して極めて低コストに本発明に係る光ディスク
装置を製造できる利点がある。
Further, according to the invention of claim 6, according to claim 1,
2, 3, 4, or 5, wherein the solid immersion lens 9 is an optical disk device made of GaAs, so that the output laser whose oscillation efficiency and oscillation output of the VCSEL element 14 are the most stable at the present time is considered. The wavelength of 0.98 [μm] can be used, and there is an advantage that the optical disk device according to the present invention can be manufactured at extremely low cost using existing facilities and the like.

【0060】更に、請求項7の発明では、請求項1,
2,3,4,5又は6記載において、前記ソリッドイマ
ージョイレンズ9はスーパー半球レンズからなる光ディ
スク装置としたことで、半球レンズを使用したときより
も更に大きくレーザー光を屈折させることができるの
で、より小さいビームスポットの像を形成できる結果、
飛躍的に大容量の情報を記録又は再生できる効を奏す
る。
Further, according to the invention of claim 7, according to claim 1,
In 2, 3, 4, 5, or 6, the solid immersion joy lens 9 is an optical disk device including a super hemispherical lens, so that the laser light can be refracted more than when a hemispherical lens is used. , Resulting in a smaller beam spot image,
It is possible to dramatically record or reproduce a large amount of information.

【0061】更に、請求項8の発明では、請求項1,
2,3,4,5,6又は7記載において、前記ソリッド
イマージョンレンズ9はソリッドイマージョンレンズ用
アクチュエータ8で焦点が制御される光ディスク装置と
したことにより、光記録媒体が光軸方向に変動した場合
等においてでも、ビームスポットの焦点を正確かっ瞬時
に合わせることができるので、情報転送ビットェラーレ
ートを良好に保つことができ、高い信頼度で大容量の情
報を記録又は再生することができる。
Further, in the invention of claim 8, according to claim 1,
2, 3, 4, 5, 6, or 7, wherein the solid immersion lens 9 is an optical disk device whose focus is controlled by a solid immersion lens actuator 8, so that the optical recording medium fluctuates in the optical axis direction. In such a case, the focus of the beam spot can be accurately and instantaneously adjusted, so that the information transfer bit error rate can be kept good, and a large amount of information can be recorded or reproduced with high reliability.

【0062】請求項9の発明では、垂直共振器表面発光
半導体レーザー素子を格子状に配列してなる垂直共振器
表面発光半導体レーザーアレイと、該垂直共振器表面発
光半導体レーザーアレイが発射したレーザー光を光記録
媒体に照射するとともに該光記録媒体から反射した光を
受光する対物レンズ系と、前記光記録媒体から反射され
た光を再生信号として検出するための再生信号検出手段
とから構成され、前記垂直共振器表面発光半導体レーザ
ーアレイは前記光記録媒体の回転の接線方向に対して微
小角度傾けられている光ディスク装置において、前記対
物レンズ光学系は、垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイからレーザ光をコリメートされたレーザ光を再び
収束性のレーザ光に変換する第1の対物レンズと、この
第1のレンズを出射されたレーザ光をさらに収束させる
第2の対物レンズとから構成され、前記第2対物レンズ
は、そのレンズの厚さtがそのレンズ面を規定する半径
rよりも大きな半球レンズであり、前記第1のレンズ
は、光入射面および光出射面の双方のレンズ面が非球面
である非球面レンズであって、そのレンズ面は、第2の
球面収差及び像面湾曲収差を実質的に補正する面に定め
られている光ディスク装置としたことから、コンタクト
ヘッド方式のようにVCSELアレイ1の発射したレー
ザー光を直接照射させるのではなく、ソリッドイマージ
ョンレンズ9の使用ゆえに、ビームスポットを縮小され
た像として光記録媒体12に照射することで、従来に比
して極めて微小なビームスポットを光記録媒体12上に
形成することができるので、飛躍的な容量の情報を従来
の光記録媒体12に記録又は再生することができる効果
を奏する。しかも、微小なビームスポットに球面収差及
び像面湾曲収差を生じさせることを防止して理想に近い
サイズにまで微小化することができる。換言すれば、垂
直共振器表面発光半導体レーザー素子が点光源でなく、
既に説明したようにある程度面積を有する面内に多数の
点光源が配置された一種の面光源であり、これによりソ
リッドエマージョンレンズの焦点に像面湾曲収差を生ず
る虞があるが、この第2の対物レンズとしてのソリッド
エマージョンレンズの像面湾曲収差を補正することが可
能な第1の対物レンズが設けられていることから、その
面状の点光源の像を球面収差及び像面湾曲収差なしに記
録面に形成できる。また、コリメータレンズが対物レン
ズと光源としての垂直共振器表面発光半導体レーザー素
子との間にもうけられることによって光源からレーザビ
ームがコリメートされて対物レンズに入射される。これ
によっても像面湾曲収差がより小さくされる。
According to a ninth aspect of the present invention, a vertical cavity surface emitting semiconductor laser array in which vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements are arranged in a grid pattern, and a laser beam emitted by the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array And an objective lens system for irradiating the optical recording medium with light and receiving light reflected from the optical recording medium, and reproduction signal detection means for detecting the light reflected from the optical recording medium as a reproduction signal, In an optical disk drive, wherein the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array is inclined at a small angle with respect to a tangential direction of rotation of the optical recording medium, the objective lens optical system comprises a laser beam from the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array. A first objective lens for converting the collimated laser light into a convergent laser light again, and exiting the first lens. A second objective lens that further converges the laser light, wherein the second objective lens is a hemispherical lens having a thickness t of the lens larger than a radius r defining the lens surface. The first lens is an aspheric lens in which both the light entrance surface and the light exit surface are aspheric, and the lens surface substantially corrects the second spherical aberration and the field curvature aberration. Since the optical disk device is fixed to the surface, the laser beam emitted from the VCSEL array 1 is not directly irradiated as in the contact head method, but the image in which the beam spot is reduced due to the use of the solid immersion lens 9 is used. By irradiating the optical recording medium 12 with a light beam, an extremely small beam spot can be formed on the optical recording medium 12 as compared with the related art. An effect that can record or reproduce the amount of information in the conventional optical recording medium 12. Moreover, it is possible to prevent spherical aberration and field curvature aberration from occurring in a minute beam spot, and to reduce the size to a size close to an ideal size. In other words, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser device is not a point light source,
As described above, this is a kind of surface light source in which a large number of point light sources are arranged in a plane having a certain area, and this may cause field curvature aberration at the focal point of the solid immersion lens. Since the first objective lens capable of correcting the field curvature aberration of the solid immersion lens as the objective lens is provided, the image of the planar point light source is converted into spherical aberration and field curvature aberration. Can be formed on the recording surface without any Further, by providing a collimator lens between the objective lens and the vertical cavity surface emitting semiconductor laser element as a light source, a laser beam is collimated from the light source and is incident on the objective lens. This also reduces the field curvature aberration.

【0063】請求項10の発明では、請求項9において
前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイは、略赤
外線領域のレーザ光を発生し、前記第2の対物レンズ
は、この赤外線領域のレーザ光を透過する材料で作られ
ている光ディスク装置であることから、効果的に光エネ
ルギーを記録媒体に伝達することが可能となる。
According to a tenth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array generates a laser beam in a substantially infrared region, and the second objective lens transmits the laser beam in the infrared region. Since the optical disk device is made of a transparent material, it is possible to effectively transmit light energy to a recording medium.

【0064】請求項11の発明では、請求項9において
前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイは、青色
から近紫外線領域のレーザ光を発生し、前記第2の対物
レンズは、この青色から近紫外線領域のレーザ光を透過
する材料で作られていることから、効果的に光エネルギ
ーを記録媒体に伝達することが可能となる。を特徴とす
る光ディスク装置であって。
According to an eleventh aspect of the present invention, in the ninth aspect, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array generates laser light in a blue to near ultraviolet range, and the second objective lens emits the blue to near ultraviolet range. Since the region is made of a material that transmits laser light, light energy can be effectively transmitted to the recording medium. An optical disc device characterized by the above-mentioned.

【0065】請求項12の発明では、請求項9において
前記垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイは、端面
発光半導体レーザをその発光面がアレイ状となるように
配置された構造を有し、前記再生信号検出手段は、この
端面発光半導体レーザから発生されるレーザ発振に対応
した光検出器アレイを含むことから、前記垂直共振器表
面発光半導体レーザーアレイは、現行の技術から容易に
実現可能であり、容易に高密度記録装置並びに再生装置
を実現することが可能となる。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the ninth aspect, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array has a structure in which edge emitting semiconductor lasers are arranged such that light emitting surfaces thereof are arrayed. Since the signal detecting means includes a photodetector array corresponding to laser oscillation generated from the edge emitting semiconductor laser, the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array can be easily realized from current technology, A high-density recording device and a reproducing device can be easily realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光ディスク装置の光学的原理図FIG. 1 is an optical principle diagram of an optical disk device according to the present invention.

【図2】(A)はソリッドイマージョンレンズが半球レ
ンズの場合の光の進む状態図 (B)はソリッドイマージョンレンズがスーパー半球レ
ンズの場合の光の進む状態図
FIG. 2 (A) is a state diagram of light traveling when the solid immersion lens is a hemispherical lens. FIG. 2 (B) is a state diagram of light traveling when the solid immersion lens is a super hemispherical lens.

【図3】本発明における8行8列のVCSELアレイの
斜視図
FIG. 3 is a perspective view of an 8 × 8 VCSEL array according to the present invention.

【図4】VCSELアレイの要部拡大図FIG. 4 is an enlarged view of a principal part of the VCSEL array.

【図5】コンタクトヘッド方式光メモリヘッドの光記録
媒体接触態様図
FIG. 5 is a diagram showing an optical recording medium contact mode of a contact head type optical memory head.

【図6】図1に示した対物レンズの曲面を最適化する手
法を説明する為の図
FIG. 6 is a view for explaining a method of optimizing a curved surface of the objective lens shown in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイ 8…ソリッドイマージョンレンズ用アクチュエータ 9…ソリッドイマージョンレンズ 10…再生信号検出手段 12…光記録媒体 14…垂直共振器表面発光半導体レーザー素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vertical cavity surface emitting semiconductor laser array 8 ... Solid immersion lens actuator 9 ... Solid immersion lens 10 ... Reproduction signal detecting means 12 ... Optical recording medium 14 ... Vertical cavity surface emitting semiconductor laser element

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】垂直共振器表面発光半導体レーザー素子を
格子状に配列してなる垂直共振器表面発光半導体レーザ
ーアレイと、 該垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイが発射した
レーザー光を光記録媒体に照射するとともに該光記録媒
体から反射した光を受光するためのソリッドイマージョ
ンレンズと、 前記光記録媒体から反射された光を再生信号として検出
するための再生信号検出手段と、 から構成され、前記垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイは前記光記録媒体の回転の接線方向に対して微小
角度傾いてなることを特徴とする光ディスク装置。
1. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser array in which vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements are arranged in a lattice, and a laser beam emitted by the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array is applied to an optical recording medium. A solid immersion lens for irradiating and receiving light reflected from the optical recording medium, and reproduction signal detecting means for detecting the light reflected from the optical recording medium as a reproduction signal; An optical disk device, wherein the cavity surface emitting semiconductor laser array is inclined at a small angle with respect to a tangential direction of rotation of the optical recording medium.
【請求項2】前記垂直共振器表面発光半導体レーザーア
レイは赤外領域と同等の波長であるレーザー光を発光し
てなることを特徴とする請求項1の光ディスク装置。
2. The optical disk apparatus according to claim 1, wherein said vertical cavity surface emitting semiconductor laser array emits laser light having a wavelength equivalent to that of an infrared region.
【請求項3】前記垂直共振器表面発光半導体レーザーア
レイはGaAsの基礎吸収端波長と同等以上の長波長で
あるレーザー光を発光してなることを特徴とする請求項
1の光ディスク装置。
3. The optical disk apparatus according to claim 1, wherein said vertical cavity surface emitting semiconductor laser array emits laser light having a wavelength longer than or equal to a fundamental absorption edge wavelength of GaAs.
【請求項4】前記ソリッドイマージョンレンズは赤外領
域と同等の波長において透明であるような材料からなる
ことを特徴とする請求項1,2又は3の光ディスク装
置。
4. The optical disk device according to claim 1, wherein said solid immersion lens is made of a material which is transparent at a wavelength equivalent to an infrared region.
【請求項5】前記ソリッドイマージョンレンズはGaA
sの基礎吸収端波長と同等以上の長波長において透明で
あるような材料からなることを特徴とする請求項1,
2,3又は4の光ディスク装置。
5. The method according to claim 1, wherein the solid immersion lens is GaAs.
2. A material which is transparent at a wavelength longer than or equal to the fundamental absorption edge wavelength of s.
2, 3 or 4 optical disk devices.
【請求項6】前記ソリッドイマージョンレンズはGaA
sからなることを特徴とする請求項1,2,3,4又は
5の光ディスク装置。
6. The solid immersion lens is made of GaAs.
6. The optical disk device according to claim 1, wherein the optical disk device comprises s.
【請求項7】前記ソリッドィマージョンレンズはスーパ
ー半球レンズからなることを特徴とするする請求項1,
2,3,4,5又は6の光ディスク装置。
7. The solid immersion lens according to claim 1, wherein said solid immersion lens comprises a super hemispherical lens.
2, 3, 4, 5 or 6 optical disk devices.
【請求項8】前記ソリッドイマージョンレンズはソリッ
ドイマージョンレンズ用アクチュエータで焦点が制御さ
れることを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6又
は7の光ディスク装置。
8. The optical disk drive according to claim 1, wherein the focus of said solid immersion lens is controlled by a solid immersion lens actuator.
【請求項9】垂直共振器表面発光半導体レーザー素子を
格子状に配列してなる垂直共振器表面発光半導体レーザ
ーアレイと、 該垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイが発射した
レーザー光を光記録媒体に照射するとともに該光記録媒
体から反射した光を受光する対物レンズ系と、 前記光記録媒体から反射された光を再生信号として検出
するための再生信号検出手段と、 から構成され、前記垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイは前記光記録媒体の回転の接線方向に対して微小
角度傾けられている光ディスク装置において、 前記対物レンズ光学系は、 垂直共振器表面発光半導体レーザーアレイからレーザ光
をコリメートされたレーザ光を再び収束性のレーザ光に
変換する第1の対物レンズと、 この第1のレンズを出射されたレーザ光をさらに収束さ
せる第2の対物レンズと、から構成され、 前記第2対物レンズは、そのレンズの厚さtがそのレン
ズ面を規定する半径rよりも大きな半球レンズであり、
前記第1のレンズは、光入射面および光出射面の双方の
レンズ面が非球面である非球面レンズであって、そのレ
ンズ面は、第2の球面収差を実質的に補正する面に定め
られていることを特徴とする光ディスク装置。
9. A vertical cavity surface emitting semiconductor laser array in which vertical cavity surface emitting semiconductor laser elements are arranged in a lattice, and a laser beam emitted by the vertical cavity surface emitting semiconductor laser array is applied to an optical recording medium. An objective lens system for irradiating and receiving light reflected from the optical recording medium, and reproduction signal detecting means for detecting the light reflected from the optical recording medium as a reproduction signal; In an optical disk drive wherein the surface emitting semiconductor laser array is tilted by a small angle with respect to the tangential direction of rotation of the optical recording medium, the objective lens optical system is formed by collimating laser light from a vertical cavity surface emitting semiconductor laser array. A first objective lens for converting the laser light into a convergent laser light again, and a laser emitted from the first lens A second objective lens for further converging, consists, the second objective lens is a large hemispherical lens than the radius r of the thickness t of the lens defines its lens surface,
The first lens is an aspheric lens in which both a light incident surface and a light exit surface are aspheric, and the lens surface is a surface that substantially corrects a second spherical aberration. An optical disk device characterized by being used.
【請求項10】前記垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイは、略赤外線領域のレーザ光を発生し、前記第2
の対物レンズは、この赤外線領域のレーザ光を透過する
材料で作られていることを特徴とする請求項9の光ディ
スク装置。
10. The vertical cavity surface emitting semiconductor laser array generates a laser beam in a substantially infrared region, and
10. The optical disk device according to claim 9, wherein the objective lens is made of a material that transmits the laser light in the infrared region.
【請求項11】前記垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイは、青色から近紫外線領域のレーザ光を発生し、
前記第2の対物レンズは、この青色から近紫外線領域の
レーザ光を透過する材料で作られていることを特徴とす
る請求項9の光ディスク装置。
11. The vertical cavity surface emitting semiconductor laser array generates laser light in a blue to near ultraviolet region,
10. The optical disk device according to claim 9, wherein the second objective lens is made of a material that transmits the laser light in the blue to near ultraviolet range.
【請求項12】前記垂直共振器表面発光半導体レーザー
アレイは、端面発光半導体レーザをその発光面がアレイ
状となるように配置された構造を有し、前記再生信号検
出手段は、この端面発光半導体レーザから発生されるレ
ーザ発振に対応した光検出器アレイを含むことを特徴と
する請求項9の光ディスク装置。
12. The vertical cavity surface emitting semiconductor laser array has a structure in which edge emitting semiconductor lasers are arranged so that light emitting surfaces thereof are arrayed, and the reproduced signal detecting means includes an edge emitting semiconductor laser. 10. The optical disk device according to claim 9, further comprising a photodetector array corresponding to laser oscillation generated by a laser.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100378601B1 (en) * 2000-01-27 2003-03-31 한국전자통신연구원 Optical multi-recording apparatus using solid immersion lens
WO2005104109A1 (en) * 2004-04-20 2005-11-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Optical data storage system and method of optical recording and/or reading
US7391564B2 (en) 2002-06-27 2008-06-24 Japan Science And Technology Agency Infrared focusing device
JP2009522712A (en) * 2006-01-10 2009-06-11 エルジー エレクトロニクス インコーポレーテッド Recording / reproducing apparatus and recording medium

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