JPH11259894A

JPH11259894A - 光ピックアップヘッド

Info

Publication number: JPH11259894A
Application number: JP10055013A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Mifune; 博庸三船; Yoshitaka Takahashi; 義孝高橋; Hiroshi Akiyama; 洋秋山; Shoji Sarayama; 正二皿山
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ソリッドイマージョンレンズと対物レンズと
の光軸調整を不要とし、かつ、高密度な記録・再生を可
能にする小型の光ピックアップヘッドを得る。【解決手段】光ピックアップヘッド１が、対物レンズ
４ｂとソリッドイマージョンレンズ４ｃとの光軸を一致
させて一体に成形した光学素子４上に面発光半導体レー
ザ２と受光素子３とを順に積み重ねることにより一体に
形成される。また、面発光半導体レーザ２から垂直方向
に出射されて対物レンズ４ｂにより集束された光は、高
屈折率のソリッドイマージョンレンズ４ｃによって微小
スポットにされて光情報記録媒体Ｄに照射される。これ
により、対物レンズ４ｂとソリッドイマージョンレンズ
４ｃとの光軸調整が不要とされ、かつ、高密度な記録・
再生が可能な小型の光ピックアップヘッド１が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報記録媒体の
記録面上に光スポットを照射して情報の記録、再生又は
消去を行う光ピックアップヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ピックアップヘッドの一例につ
いて図１１に基づいて説明する。図１１に示すように、
従来の光ピックアップヘッドは、レーザ光源としての半
導体レーザ（以下、ＬＤという）１０１と、コリメータ
レンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、１／
４波長板１０４と、対物レンズ１０５と、集光レンズ１
０６と、フォトダイオード（以下、ＰＤという）１０７
とを主体に構成されている。このような構成において、
ＬＤ１０１から出射された直線偏光のレーザ光は、コリ
メータレンズ１０２によって略平行光とされ、偏光ビー
ムスプリッタ１０３と１／４波長板１０４とで構成され
る光アイソレータにおいて直線偏光から円偏光に変換さ
れる。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０５によ
り集光され、光情報記録媒体である光ディスクｄの記録
面上に光スポットの状態で照射される。この光ディスク
ｄの記録面からの反射光は逆の経路を辿り、対物レンズ
１０５を通過し、１／４波長板１０４により偏光方向を
９０°回転した直線偏光に変換された後、偏光ビームス
プリッタ１０３により集光レンズ１０６方向に反射され
る。偏光ビームスプリッタ１０３により反射された光
は、集光レンズ１０６により集光され、ＰＤ１０７に入
射される。ＰＤ１０７では、光ディスクｄの記録面上に
マークを有するか否かにより生じる反射率の違いに応じ
て変化する反射光の出力量を検出する。これにより、サ
ーボ信号（フォーカスエラー信号、トラックエラー信
号）の検出や、光ディスクｄに対する記録信号の記録、
再生又は消去が行われる。

【０００３】ところで、近年においては、光情報記録媒
体である光ディスクｄ等の高密度化が進んでいる。この
ような高密度化された光ディスクｄについて記録再生等
するためには、光ディスクｄの記録面上でのスポットサ
イズｗ（ｗ∝λ／sinθ´）を小さくする必要がある。
ここで、θ´は対物レンズ１０５の出射角、λはレーザ
光の波長である。また、対物レンズ１０５の開口数（Ｎ
Ａ）と対物レンズ１０５の出射角θ´とは、ＮＡ＝sin
θ´の関係にある。

【０００４】ところが、上述したような光ピックアップ
ヘッドによって光ディスクｄを照射した場合におけるそ
の光ディスクｄの記録面上でのスポットサイズｗは、光
の回折限界によりレーザ光の波長程度の大きさでしか得
られない。スポットサイズｗをさらに小さくするために
は、レーザ光の波長を短くするか、ＮＡを大きくするた
めに対物レンズ１０５の径を大きくすることが考えられ
る。しかしながら、より波長の短いレーザ光を発生する
半導体レーザの開発は容易ではなく、また、径の大きな
対物レンズ１０５を採用してしまうと装置が大型化して
しまうとともにフォーカス制御等が困難となる。

【０００５】そこで、図１２に示すように、対物レンズ
１０５と光ディスクｄとの間にソリッドイマージョンレ
ンズ（Solid Immersion Lens）１０８ａ又は１０８ｂを
設け、これらのソリッドイマージョンレンズ１０８ａ又
は１０８ｂを介して光ディスクｄの記録面を照射するこ
とにより、スポットサイズｗを小さくするようにした光
ピックアップヘッドが考えられている（例えば、特開平
5-189796号公報や「Digest of Optical Data Storage,Da
na Point (1994)」の「ULTRA HIGH DENSITY RECORDING US
ING ASOLID IMMERSIONLENS」参照）。図１２（ａ）に示
す構成によれば、入射面側が球面状であって出射面側が
平面とされている半球形状のソリッドイマージョンレン
ズ１０８ａに対物レンズ１０５で集光された光が入射す
ると、その入射光は出射面側の平面の中心に集束する。
また、このソリッドイマージョンレンズ１０８ａと光デ
ィスクｄの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔
（例えば、１００ｎｍ以下）である場合には、ソリッド
イマージョンレンズ１０８ａの出射面側の平面に形成さ
れるスポットサイズｗと、光ディスクｄの記録面上に形
成されるスポットサイズとは略同一になる。これによ
り、ソリッドイマージョンレンズ１０８ａの屈折率をｎ
とすると、そのスポットサイズｗは、ｗ∝λ／ｎsinθ´ となるので、ＮＡをｎ倍にした場合と同等の効果が得ら
れ、より小さなスポットサイズｗを得ることができる。

【０００６】また、図１２（ｂ）に示す構成によれば、
ソリッドイマージョンレンズ１０８ｂの形状を図１２
（ａ）のソリッドイマージョンレンズ１０８ａに比べて
超半球形状としたことにより、スネルの法則が適用され
るので、そのスポットサイズｗは、ｗ∝λ／ｎ²sinθ´ となる。すなわち、ソリッドイマージョンレンズ１０８
ｂを適用した場合のほうがソリッドイマージョンレンズ
１０８ａを適用した場合よりも小さなスポットサイズｗ
を得ることができる。

【０００７】また、このようなソリッドイマージョンレ
ンズ１０８ａ又は１０８ｂ（以下、ソリッドイマージョ
ンレンズ１０８という）を光ピックアップヘッドに適用
する場合には、図１３に示すようにソリッドイマージョ
ンレンズ１０８を光ディスクｄから所定の間隔をおいて
設けられたスライダ１０９に搭載した浮上ヘッドが、米
国特許第5,497,359号明細書に示されている。このスラ
イダ１０９は、ソリッドイマージョンレンズ１０８の形
成材料と同一の材料で形成されることが多い。このよう
な構成の光ピックアップヘッドは、対物レンズ１０５で
集光された光をソリッドイマージョンレンズ１０８の球
面で若干屈折させることにより、スライダ１０９の底部
に光を集束するようにしている。このような光ピックア
ップヘッドにおいて、例えば、ソリッドイマージョンレ
ンズ１０８の屈折率ｎを１．８３、ＮＡを０．５、レー
ザ光の波長を８３０ｎｍ、スライダ１０９と光ディスク
ｄとの間隔を１００ｎｍにそれぞれ設定した場合に得ら
れるスポットサイズｗは３６０ｎｍであり、レーザ光の
波長以下となる。

【０００８】一方、近年においては、光ピックアップヘ
ッドの小型軽量化が要望されている。この要望に応じ
て、半導体レーザの自己結合効果を用いた自己結合型光
ピックアップヘッド（ＳＣＯＯＰ）が、例えば特開平５
−２０７２５公報に示されている。ここで、図１４は自
己結合型光ピックアップヘッドの一例を示す構成図であ
る。図１４に示す光ピックアップヘッドは、ＬＤ１０１
´と、コリメータレンズ１０２と、対物レンズ１０５
と、ＰＤ１０７とを主体に構成されている。ここで、Ｌ
Ｄ１０１´には、端面発光型が適用されている。このよ
うな構成において、ＬＤ１０１´のコリメータレンズ１
０２側の端面から出射された直線偏光のレーザ光は、コ
リメータレンズ１０２によって略平行光とされ、対物レ
ンズ１０５により集光され、光ディスクｄの記録面上に
集束して光スポットの状態で照射される。この光ディス
クｄからの反射光は逆の経路を辿り、ＬＤ１０１´の光
ディスク側端面に戻り、外部共振器が構成される。この
戻り光がある場合には、ＬＤ１０１´の自己結合効果に
より、注入電流の閾値が戻り光の強度に比例して低下す
る。すなわち、戻り光がある場合と戻り光がない場合と
の中間の電流値を注入電流の電流値として設定しておけ
ば、光ディスクｄからの反射光の強度に応じてＬＤ１０
１´からのレーザ光の出力を変化させることができる。
さらに、ＬＤ１０１´のＰＤ１０７側の端面から出射さ
れるレーザ光についても、ＬＤ１０１´のコリメータレ
ンズ１０２側の端面から出射されるレーザ光の出力に比
例して大幅に変化するので、ＰＤ１０７によりその出力
変化を検出することにより、サーボ信号の検出や光ディ
スクｄの再生等を行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述したよ
うな対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレンズ１
０８とを組み合わせてＮＡを大きくした場合と同等の効
果を得て、より小さなスポットサイズｗを得るようにし
た場合、対物レンズ１０５とソリッドイマージョンレン
ズ１０８との位置合わせが困難であり、両者の位置関係
が崩れてしまった場合には狙ったスポットサイズｗが得
られない。また、ＬＤ１０１とＰＤ１０７とをスライダ
１０９とは別の位置にそれぞれ配置するので両者の位置
合わせも困難であるとともに、光ピックアップヘッドの
小型軽量化が難しいという問題がある。

【００１０】さらに、ＬＤ１０１´自身の共振器ととも
に外部共振器をも有する構成になっている前述したよう
なＳＣＯＯＰにおいては、その外部共振器を構成するＬ
Ｄ１０１´と光ディスクｄとの間隔が光ディスクｄの回
転に伴って生じる光軸方向のブレによりフォーカスサー
ボしている時でも約１μｍの幅で揺れ動いてしまい、外
部共振器の安定度が極めて悪くなってしまうという問題
がある。

【００１１】本発明の目的は、ソリッドイマージョンレ
ンズと対物レンズとの光軸調整を不要とし、かつ、高密
度な記録・再生を可能にする小型の光ピックアップヘッ
ドを得ることである。

【００１２】本発明の目的は、光情報記録媒体に対して
ある姿勢を保つことができる光ピックアップヘッドを得
ることである。

【００１３】本発明の目的は、光情報記録媒体へのアク
セス速度を速めることができる光ピックアップヘッドを
得ることである。

【００１４】本発明の目的は、外部共振器の共振器長を
一定にすることができ、安定したレーザ発振を可能にす
ることができる光ピックアップヘッドを得ることであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
垂直方向に共振器を構成してレーザ光を垂直方向に出射
する面発光半導体レーザと、この面発光半導体レーザか
ら出射されたレーザ光を集束する対物レンズとこの対物
レンズにより集束されたレーザ光を光情報記録媒体上に
照射させる半球形状で高屈折率のソリッドイマージョン
レンズとを光軸を一致させて一体に成形した光学素子
と、この光学素子と面発光半導体レーザとを介して光情
報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、を備え
る。

【００１６】したがって、面発光半導体レーザから垂直
方向に出射されたレーザ光は、まず光学素子の対物レン
ズにより集束された後、対物レンズと一体に成形された
ソリッドイマージョンレンズを介して光情報記録媒体上
にスポット照射される。照射されたスポットは光情報記
録媒体上で反射され、光学素子と面発光半導体レーザと
を介して受光素子により受光される。これにより、光情
報記録媒体上に照射されるスポットサイズは高屈折率の
ソリッドイマージョンレンズにより微小になるととも
に、一体に成形されたソリッドイマージョンレンズと対
物レンズとの光軸調整は不要になる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
ピックアップヘッドにおいて、面発光半導体レーザと受
光素子とを光学素子の対物レンズ上に順に積み重ねて一
体に形成した。

【００１８】したがって、光学素子上に面発光半導体レ
ーザと受光素子とが順に積み重ねられて一体に形成され
る。これにより、光学素子と面発光半導体レーザと受光
素子とのそれぞれの位置合わせが容易になるとともに、
光ピックアップヘッドの小型化が図れる。

【００１９】請求項３記載の発明は、光情報記録媒体に
レーザ光を照射して情報の再生・記録を行う光ピックア
ップヘッドにおいて、水平方向に共振器を構成してレー
ザ光を水平方向に出射する端面発光半導体レーザと、こ
の端面発光半導体レーザから出射されたレーザ光を集束
する対物レンズとこの対物レンズにより集束されたレー
ザ光を光情報記録媒体上に照射させる半球形状で高屈折
率のソリッドイマージョンレンズとを光軸を一致させて
一体に成形した光学素子と、この光学素子と端面発光半
導体レーザとを介して光情報記録媒体からの反射光を受
光する受光素子と、を備える。

【００２０】したがって、端面発光半導体レーザから水
平方向に出射されたレーザ光は、まず光学素子の対物レ
ンズにより集束された後、対物レンズと一体に成形され
たソリッドイマージョンレンズを介して光情報記録媒体
上にスポット照射される。照射されたスポットは光情報
記録媒体上で反射され、光学素子と端面発光半導体レー
ザとを介して受光素子により受光される。これにより、
光情報記録媒体上に照射されるスポットサイズは高屈折
率のソリッドイマージョンレンズにより微小になるとと
もに、一体に成形されたソリッドイマージョンレンズと
対物レンズとの光軸調整は不要になる。

【００２１】請求項４記載の発明は、請求項３記載の光
ピックアップヘッドにおいて、光の進行方向を９０°回
転させる反射光学系を対物レンズ上に更に備え、この反
射光学系と端面発光半導体レーザと受光素子とを光学素
子上に順に並べて一体に形成した。

【００２２】したがって、対物レンズ上に備えられる光
の進行方向を９０°回転させる反射光学系と端面発光半
導体レーザと受光素子とが光学素子上に順に並べられて
一体に形成される。これにより、光学素子と反射光学系
と端面発光半導体レーザと受光素子とのそれぞれの位置
合わせが容易になるとともに、光ピックアップへッドの
小型化が図れる。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項２又は４記
載の光ピックアップヘッドにおいて、複数の受光素子を
光学素子の対物レンズ上に並べて一体に形成し、これら
の受光素子における受光量により光情報記録媒体に対す
る傾きを検出・修正するヘッド傾斜検出・修正手段を備
える。

【００２４】したがって、光学素子の対物レンズ上に並
べられた複数の受光素子によって光情報記録媒体からの
反射光が受光され、それら各受光素子の受光量に基づい
て光情報記録媒体に対する傾きが検出・修正される。こ
れにより、光ピックアップへッドが、光情報記録媒体に
対してある姿勢に保たれる。

【００２５】請求項６記載の発明は、請求項１ないし５
のいずれか一記載の光ピックアップヘッドをアレイ状に
並べて形成した。

【００２６】したがって、請求項１ないし５のいずれか
一記載の光ピックアップヘッドがアレイ状に並べられる
ので、光情報記録媒体上の複数のマークが一度に照射さ
れ、それぞれに検出される。

【００２７】請求項７記載の発明は、請求項１ないし６
のいずれか一記載の光ピックアップヘッドを光情報記録
媒体の回転に伴って浮上するスライダに搭載した。

【００２８】したがって、請求項１ないし６のいずれか
一記載の光ピックアップヘッドが光情報記録媒体の回転
に伴って浮上するスライダに搭載されるので、光ピック
アップへッドと光情報記録媒体との距離が一定に保たれ
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
ないし図３に基づいて説明する。図１は光ピックアップ
ヘッド１を概略的に示す断面図、図２は光ピックアップ
ヘッド１の面発光半導体レーザを概略的に示す断面図で
ある。本実施の形態の光ピックアップヘッド１は、相変
化記録方式の光ディスクＤに対して、情報の記録、再生
等を行うものである。

【００３０】図１に示すように、本実施の形態の光ピッ
クアップヘッド１は、垂直共振器を構成してレーザ光を
半導体基板６のレーザ出力穴６ａ（図２参照）に対して
垂直に出射する面発光半導体レーザ２と、ＰＮ接合を有
する受光素子であるフォトダイオード（以下、ＰＤとい
う）３と、プレーナ型光学素子４とを主体に構成されて
いる。図２に示すように、面発光半導体レーザ２は光学
的利得を備えた活性層５を半導体基板６上に有してお
り、この活性層５には円筒状の活性領域７が形成されて
いる。このような活性領域７の両端部にはそれぞれ反射
鏡８が備えられている。ここで、反射鏡８には、高い反
射率を実現するために半導体多層膜反射鏡や誘電体多層
膜反射鏡が用いられている。なお、反射鏡８のサイズ
と、後述する光ディスクＤの記録面に形成されるスポッ
トサイズとは、比例する。

【００３１】また、プレーナ型光学素子４は、例えば透
明な光学ガラスであるＢＫ−７（波長768.2nm での屈折
率を1.5115とする）や半導体を形成材料とした基板４ａ
を主体に構成されている。この基板４ａには、フォトリ
ソグラフィ技術とドライエッチングとにより凹曲面４
ｂ，４ｃが形成されている。これらの凹曲面４ｂと凹曲
面４ｃとには、基板４ａの屈折率よりも高屈折率材料で
あるＳＦＳ−１（波長768.2nm での屈折率を1.7335とす
る）やＬａＦ−２（波長768.2nm での屈折率を1.8927と
する）等がそれぞれスパッタ法により埋めこまれること
により、レンズが形成されている。つまり、面発光半導
体レーザ２側の凹曲面４ｂのレンズは対物レンズとして
機能し、光ディスクＤ側の凹曲面４ｃのレンズはソリッ
ドイマージョンレンズとして機能するものである。凹曲
面４ｂに形成された対物レンズ（以下、対物レンズ４ｂ
とする）と、凹曲面４ｃに形成されたソリッドイマージ
ョンレンズ（以下、ソリッドイマージョンレンズ４ｃと
する）とは、光軸を一致させて対物レンズ４ｂにおいて
集光した光をソリッドイマージョンレンズ４ｃの底面に
集束するような距離を隔てるように形成されている。

【００３２】すなわち、光ピックアップヘッド１は、プ
レーナ型光学素子４の上に面発光半導体レーザ２とＰＤ
３とを積み重ねて形成されている。

【００３３】このような構成において、例えば光ディス
クＤの再生時には、面発光半導体レーザ２の両端部の反
射鏡８から出射されたレーザ光の内、光ディスクＤ側へ
出射されたレーザ光が対物レンズ４ｂにより集光されて
からソリッドイマージョンレンズ４ｃに入射する。その
入射光は、ソリッドイマージョンレンズ４ｃにより屈折
されてその底面に集束する。また、このソリッドイマー
ジョンレンズ４ｃと光ディスクＤの記録面との間隔がレ
ーザ光の波長以下の間隔（例えば、１００ｎｍ以下）で
ある場合には、ソリッドイマージョンレンズ４ｃの底面
に形成されるスポットサイズと、光ディスクＤの記録面
に形成されるスポットサイズとは略同一になる。これに
より、レーザ光が光ディスクＤの記録面上に集束され、
光ディスクＤの記録面上に記録されたマークを照射す
る。その後、この光ディスクＤの記録面からの反射光は
逆の経路を辿り、面発光半導体レーザ２の光ディスクＤ
側端部に戻る。この戻り光がある場合には、面発光半導
体レーザ２の自己結合効果により、注入電流の閾値が戻
り光の強度に比例して低下する。すなわち、戻り光があ
る場合と戻り光がない場合との中間の電流値を注入電流
の電流値として設定しておけば、光ディスクＤの記録面
からの反射光の強度に応じて面発光半導体レーザ２から
のレーザ光の出力を変化させることができる。すなわ
ち、光ディスクＤの記録面上にマークを有するか否かに
より生じる反射率の違いに応じて変化する反射レーザ光
の出力をＰＤ３において検出することにより、光ディス
クＤの再生が可能になる。

【００３４】ここに、光ディスクＤの記録面上に記録さ
れたマークに照射されるスポットサイズは高屈折率のソ
リッドイマージョンレンズ４ｃによって微小になり高密
度な記録・再生が可能になるとともに、プレーナ型光学
素子４として一体に成形されたソリッドイマージョンレ
ンズ４ｃと対物レンズ４ｂとの光軸調整は不要になる。
また、プレーナ型光学素子４上に面発光半導体レーザ２
とＰＤ３とが順に積み重ねられて一体に形成されるの
で、それぞれの位置合わせが容易になるとともに、光ピ
ックアップヘッド１の小型化が図れる。

【００３５】なお、本実施の形態においては、面発光半
導体レーザ２とＰＤ３とを同一の半導体基板６上に形成
したが、これに限るものではない。例えば、図３に示す
光ピックアップヘッド１´のように、ＰＤ３をシリコン
基板（図示せず）の上に形成し、面発光半導体レーザ２
とＰＤ３との間に隙間を形成するような放熱板３ａを挾
んで配置しても良い。

【００３６】次に、本発明の第二の実施の形態を図４に
基づいて説明する。なお、前述した実施の形態と同一部
分は同一符号で示し説明も省略する（後述する第三、第
四、第五、及び第六の実施の形態において同様）。図４
は、光ピックアップヘッド９を概略的に示す断面図であ
る。図４に示すように、本実施の形態の光ピックアップ
ヘッド９では、第一の実施の形態の光ピックアップヘッ
ド１の面発光半導体レーザ２に代えて、端面発光半導体
レーザ１０が備えられており、この端面発光半導体レー
ザ１０とＰＤ３とプレーナ型光学素子４と反射光学系で
あるプリズム１１とを主体に構成されている。

【００３７】端面発光半導体レーザ１０は、半導体基板
１０ａ上に水平共振器を構成する活性層１０ｂを有して
レーザ光を半導体基板１０ａに対して水平に出射する。
この端面発光半導体レーザ１０はＰＤ３とともに基板１
２上に配置され、この基板１２はプレーナ型光学素子４
上に備えられる。

【００３８】プリズム１１の斜面部１１ａには、Ａｒや
Ｃｒ等の反射膜がコーティングされている。また、プリ
ズム１１の端面発光半導体レーザ１０側の面１１ｂに
は、レーザ光の反射防止のための反射防止膜が設けられ
ている。このプリズム１１は、プレーナ型光学素子４の
対物レンズ４ｂ上に配置され、端面発光半導体レーザ１
０から出射されたレーザ光の光路を変更してプレーナ型
光学素子４の対物レンズ４ｂへと導く。

【００３９】このような構成において、例えば光ディス
クＤの再生時には、端面発光半導体レーザ１０の両端部
から出射されたレーザ光の内、プリズム１１側へ出射さ
れたレーザ光が斜面部１１ａにおいて反射されて対物レ
ンズ４ｂにより集光されてからソリッドイマージョンレ
ンズ４ｃに入射する。その入射光は、ソリッドイマージ
ョンレンズ４ｃにより屈折されてその底面に集束する。
また、このソリッドイマージョンレンズ４ｃと光ディス
クＤの記録面との間隔がレーザ光の波長以下の間隔（例
えば、１００ｎｍ以下）である場合には、ソリッドイマ
ージョンレンズ４ｃの底面に形成されるスポットサイズ
と、光ディスクＤの記録面に形成されるスポットサイズ
とは略同一になる。これにより、レーザ光が光ディスク
Ｄの記録面上に集束され、光ディスクＤの記録面上に記
録されたマークを照射する。その後、この光ディスクＤ
の記録面からの反射光は逆の経路を辿り、端面発光半導
体レーザ１０のプリズム１１側端部に戻る。この戻り光
がある場合には、端面発光半導体レーザ１０の自己結合
効果により、注入電流の閾値が戻り光の強度に比例して
低下する。すなわち、戻り光がある場合と戻り光がない
場合との中間の電流値を注入電流の電流値として設定し
ておけば、光ディスクＤの記録面からの反射光の強度に
応じて端面発光半導体レーザ１０からのレーザ光の出力
を変化させることができる。すなわち、光ディスクＤの
記録面上にマークを有するか否かにより生じる反射率の
違いに応じて変化する反射レーザ光の出力をＰＤ３にお
いて検出することにより、光ディスクＤの再生が可能に
なる。

【００４０】ここに、光ディスクＤの記録面上に記録さ
れたマークに照射されるスポットサイズは高屈折率のソ
リッドイマージョンレンズ４ｃによって微小になり高密
度な記録・再生が可能になるとともに、プレーナ型光学
素子４として一体に成形されたソリッドイマージョンレ
ンズ４ｃと対物レンズ４ｂとの光軸調整は不要になる。
また、対物レンズ４ｂ上に備えられるプリズム１１と端
面発光半導体レーザ１０とＰＤ３とがプレーナ型光学素
子４上に順に並べられて一体に形成されるので、それぞ
れの位置合わせが容易になるとともに、光ピックアップ
へッド９の小型化が図れる。

【００４１】次に、本発明の第三の実施の形態を図５な
いし図６に基づいて説明する。図５は、光ピックアップ
ヘッド１３を概略的に示す断面図である。図５に示すよ
うに、本実施の形態の光ピックアップヘッド１３は、第
一の実施の形態の光ピックアップヘッド１の面発光半導
体レーザ２の周囲であって対物レンズ４ｂ上に４つの受
光素子１４（各受光素子を１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１
４ｄとする（図６参照））を配置したものである。

【００４２】受光素子１４は、面発光半導体レーザ２の
上部に備えられたＰＤ３と同じＰＮ接合を有するフォト
ダイオードであって、プレーナ型光学素子４の対物レン
ズ４ｂ上に配置される。これらの受光素子１４は、光デ
ィスクＤの記録面上での反射時に散乱されて発生する回
折光を検出するためのものである。なお、受光素子１４
はこれに限らず、面発光半導体レーザ２を形成する際に
半導体基板６上に形成しても良いし、１つの受光素子を
マトリクス状に４分割したものでも良い。さらに、配置
される受光素子１４は、４つに限るものではない。

【００４３】このような構成において、本実施の形態の
光ピックアップヘッド１３の光ディスクＤの再生等の動
作については、基本的に前述した第一の実施の形態の光
ピックアップヘッド１での動作と何ら変わるものではな
い。ただし、本実施の形態の光ピックアップヘッド１３
では、その光ディスクＤの再生等の際に光ピックアップ
ヘッド１３の光ディスクＤに対する傾きを検出するヘッ
ド傾斜検出処理を実行する点でのみ第一の実施の形態の
光ピックアップヘッド１とは異なるものである。ここで
は、ヘッド傾斜検出処理について図６に基づき以下に説
明する。

【００４４】光ピックアップヘッド１３の光ディスクＤ
に対する傾きがない場合には、各受光素子１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄにおける回折光の受光パターンｐは
図６（ａ）に示すようになり、全ての受光素子１４の受
光面積（受光量）が均一になっている。これに対し、光
ピックアップヘッド１３が光ディスクＤに対して傾いて
いる場合の受光パターンｐは、例えば図６（ｂ），
（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すようになり、各受光素子
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの受光面積（受光量）
は不均一になってしまう。

【００４５】そこで、各受光素子１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，１４ｄの受光面積（受光量）のバラツキに基づいて
光ピックアップヘッド１３の光ディスクＤに対する傾き
を検出するヘッド傾斜検出・修正手段が、本実施の形態
の光ピックアップヘッド１３に設けられている。このヘ
ッド傾斜検出・修正手段は、光ピックアップヘッド１３
に内蔵されるマイコン（図示せず）により制御されてお
り、各受光面積（受光量）に基づき、Ｔ１＝（１４ａ＋１４ｃ）−（１４ｂ＋１４ｄ）・・・（１）Ｔ２＝（１４ａ＋１４ｂ）−（１４ｃ＋１４ｄ）・・・（２）の２つの演算式（１），（２）により、受光パターンｐ
のズレ方向を検出する。例えば、図６（ｂ）のように中
心から左にズレている場合では“Ｔ１＞０，Ｔ２＝
０”、図６（ｃ）のように中心から右にズレている場合
では“Ｔ１＜０，Ｔ２＝０”、図６（ｄ）のように中心
から上にズレている場合では“Ｔ１＝０，Ｔ２＞０”、
図６（ｅ）のように中心から下にズレている場合では
“Ｔ１＝０，Ｔ２＜０”のように受光パターンｐのズレ
方向が検出される。

【００４６】さらに、ヘッド傾斜検出・修正手段は、検
出された受光パターンｐのズレ方向に基づいて光ピック
アップヘッド１３の位置をマイコンにより制御して、光
ピックアップヘッド１３の光ディスクＤに対する傾きを
ある姿勢に修正する。

【００４７】ここに、プレーナ型光学素子４の対物レン
ズ４ｂ上に並べられた複数の受光素子１４によって光デ
ィスクＤからの反射光が受光され、それら各受光素子１
４の受光量に基づいて光ディスクＤに対する傾きが検出
・修正される。これにより、光ピックアップへッド１３
が光ディスクＤに対してある姿勢に保たれるので、スポ
ットサイズが安定して均一に得られ、高密度な記録・再
生が可能になる。

【００４８】次に、本発明の第四の実施の形態を図７に
基づいて説明する。図７は、光ピックアップヘッド１５
を概略的に示す断面図である。図７に示すように、本実
施の形態の光ピックアップヘッド１５は、第二の実施の
形態の光ピックアップヘッド９のプリズム１１の周囲で
あって対物レンズ４ｂ上に４つの受光素子１４を配置し
たものである。

【００４９】このような構成において、本実施の形態の
光ピックアップヘッド１５の光ディスクＤの再生等の動
作については、基本的に前述した第二の実施の形態の光
ピックアップヘッド９での動作と何ら変わるものではな
い。また、本実施の形態の光ピックアップヘッドでは、
その光ディスクＤの再生等の際に光ピックアップヘッド
１５の光ディスクＤに対する傾きを検出するヘッド傾斜
検出処理を実行する点でのみ第二の実施の形態の光ピッ
クアップヘッド９とは異なるものである。このヘッド傾
斜検出処理については、前述した第三の実施の形態と同
様であるので、説明は省略する。

【００５０】ここに、プレーナ型光学素子４の対物レン
ズ４ｂ上に並べられた複数の受光素子１４によって光デ
ィスクＤからの反射光が受光され、それら各受光素子１
４の受光量に基づいて光ディスクＤに対する傾きが検出
・修正される。これにより、光ピックアップへッド１５
が光ディスクＤに対してある姿勢に保たれるので、スポ
ットサイズが安定して均一に得られ、高密度な記録・再
生が可能になる。

【００５１】次に、本発明の第五の実施の形態を図８に
基づいて説明する。図８は、光ピックアップヘッド１６
を概略的に示す斜視図である。図８に示すように、本実
施の形態の光ピックアップヘッド１６は、第一の実施の
形態の光ピックアップヘッド１を３×３のアレイ状に配
置して形成されている。また、アレイ状に配置された各
光ピックアップヘッド１は、それぞれに駆動回路（図示
せず）を有しており、別個にマイコンにより駆動制御さ
れる。

【００５２】このような構成において、本実施の形態の
光ピックアップヘッド１６の各光ピックアップヘッド１
の光ディスクＤの再生等の動作については、前述した第
一の実施の形態の光ピックアップヘッド１での動作と何
ら変わるものではないが、光ピックアップヘッド１６を
構成する光ピックアップヘッド１がそれぞれ別個に動作
する点で異なる。すなわち、光ピックアップヘッド１６
では、光ディスクＤの記録面上の複数のマークを同時に
照射することが可能になる。

【００５３】ここに、光ピックアップヘッド１６が光ピ
ックアップヘッド１をアレイ状に並べて形成されること
により、光ディスクＤ上の複数のマークが一度に照射さ
れてそれぞれに検出されるので、光ディスクＤへのアク
セス速度が速められる。

【００５４】なお、本実施の形態においては、光ピック
アップヘッド１をアレイ状に配置して光ピックアップヘ
ッド１６を形成したが、これに限るものではなく、光ピ
ックアップヘッド１´、光ピックアップヘッド９、光ピ
ックアップヘッド１３、又は光ピックアップヘッド１５
のいずれかをアレイ状に配置して光ピックアップヘッド
１６を形成しても良い。また、アレイ状の配置は、３×
３に限るものではない。

【００５５】次に、本発明の第六の実施の形態を図９及
び図１０に基づいて説明する。図９はスライダ１７に搭
載した光ピックアップヘッド１３´を概略的に示す斜視
図、図１０はスライダ１７に搭載した光ピックアップヘ
ッド１３´を概略的に示す断面図である。図９及び図１
０に示すように、本実施の形態の光ピックアップヘッド
１３´は、前述した第三の実施の形態の光ピックアップ
ヘッド１３とはプレーナ型光学素子４の対物レンズ４ｂ
とソリッドイマージョンレンズ４ｃとの距離のみが異な
るプレーナ型光学素子４´を備えている。

【００５６】スライダ１７は、プレーナ型光学素子４の
対物レンズ４ｂやソリッドイマージョンレンズ４ｃと同
様の形成材料（例えばＳＦＳ−１）により形成されてい
る。なお、図１０に示すように、プレーナ型光学素子４
´の対物レンズ４ｂとソリッドイマージョンレンズ４ｃ
とは、対物レンズ４ｂにおいて集光した光をソリッドイ
マージョンレンズ４ｃを介してスライダ１７の底部に集
束するような距離を隔てるように形成されている。

【００５７】このような構成において、本実施の形態の
光ピックアップヘッド１３´の光ディスクＤの再生等の
動作については、基本的に前述した第三の実施の形態の
光ピックアップヘッド１３での動作と何ら変わるもので
はない。ただし、本実施の形態においては、スライダ１
７が、光ディスクＤが回転することにより光ディスクＤ
の記録面側に生じる空気の粘性膜により浮上力を発生す
る。このスライダ１７の浮上力とスライダ１７に備えた
板バネ（図示せず）の押圧とが釣り合うようにすること
により、スライダ１７と光ディスクＤとの間に一定の空
気層が形成されるので、スライダ１７に搭載された光ピ
ックアップヘッド１３´と光ディスクＤの記録面との間
隔がレーザ光の波長以下の間隔（例えば、１００ｎｍ以
下）で安定して維持される。なお、ここでは図示しない
が、スライダ１７の光ディスクＤ側に溝等を形成すれば
更に安定度を増すことが可能になる。さらに、前述した
ヘッド傾斜検出・修正手段により検出された受光パター
ンｐのズレ方向に基づいてスライダ１７の位置をマイコ
ンにより制御し、スライダ１７に搭載された光ピックア
ップヘッド１３´の光ディスクＤに対する傾きが修正さ
れる。

【００５８】ここに、光ピックアップヘッド１３´が光
ディスクＤの回転に伴って浮上するスライダ１７に搭載
されることにより、光ピックアップへッド１３´と光デ
ィスクＤとの距離が一定に保たれるので、面発光半導体
レーザ２と光ディスクＤとにより構成される外部共振器
の共振器長が一定になり、安定したレーザ発振が可能に
なる。

【００５９】なお、本実施の形態においては、光ピック
アップヘッド１３のプレーナ型光学素子４の対物レンズ
４ｂとソリッドイマージョンレンズ４ｃとの距離のみを
変更したプレーナ型光学素子４´を備えた光ピックアッ
プヘッド１３´をスライダ１７に搭載したが、これに限
るものではなく、光ピックアップヘッド１、光ピックア
ップヘッド１´、光ピックアップヘッド９、光ピックア
ップヘッド１５、又は光ピックアップヘッド１６のいず
れかのプレーナ型光学素子４の対物レンズ４ｂとソリッ
ドイマージョンレンズ４ｃとの距離のみを変更してスラ
イダ１７に搭載するようにしても良い。

【００６０】また、各実施の形態において、対物レンズ
４ｂは、レーザ光をより多く入射させるようなＮＡを有
するものであれば、球面又は非球面であるかは問わな
い。

【００６１】さらに、各実施の形態において、ソリッド
イマージョンレンズ４ｃは、半球と超半球とのいずれの
形状であっても良いが、より小さなスポットサイズを得
るためにはソリッドイマージョンレンズ４ｃを超半球形
状としたほうが良い。

【００６２】なお、各実施の形態において、光ディスク
Ｄを相変化記録方式としたが、これに限るものではな
い。

【００６３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、面発光半
導体レーザから垂直方向に出射されて対物レンズにより
集束された光を高屈折率のソリッドイマージョンレンズ
によって微小スポットにして光情報記録媒体に照射する
ので、高密度な記録・再生をすることができるととも
に、ソリッドイマージョンレンズと対物レンズとを光学
素子として光軸を一致させて一体に成形したので、光軸
調整を不要とすることができる。

【００６４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の光ピックアップヘッドにおいて、光学素子上に面発
光半導体レーザと受光素子とを順に積み重ねて一体に形
成するので、それぞれの位置合わせを容易にすることが
できるとともに、光ピックアップヘッドの小型化を図る
ことができる。

【００６５】請求項３記載の発明によれば、端面発光半
導体レーザから水平方向に出射されて対物レンズにより
集束された光を高屈折率のソリッドイマージョンレンズ
によって微小スポットにして光情報記録媒体に照射する
ので、高密度な記録・再生をすることができるととも
に、ソリッドイマージョンレンズと対物レンズとを光学
素子として光軸を一致させて一体に成形したので、光軸
調整を不要とすることができる。

【００６６】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の光ピックアップヘッドにおいて、対物レンズ上に備
えられる反射光学系と端面発光半導体レーザと受光素子
とを光学素子上に順に並べられて一体に形成するので、
それぞれの位置合わせを容易にすることができるととも
に、光ピックアップへッドの小型化を図ることができ
る。

【００６７】請求項５記載の発明によれば、請求項２又
は４記載の光ピックアップヘッドにおいて、光情報記録
媒体からの反射光を受光する複数の受光素子を光学素子
の対物レンズ上に並べ、それら各受光素子の受光量に基
づいて光情報記録媒体に対する傾きを検出・修正するこ
とにより、光ピックアップへッドを光情報記録媒体に対
してある姿勢を保つことができるので、スポットサイズ
を安定して均一に得ることができ、高密度な記録・再生
を可能にすることができる。

【００６８】請求項６記載の発明によれば、光ピックア
ップヘッドをアレイ状に並べることにより、光情報記録
媒体上の複数のマークを一度に照射してそれぞれに検出
することができるので、光情報記録媒体へのアクセス速
度を速めることができる。

【００６９】請求項７記載の発明によれば、光ピックア
ップへッドを光情報記録媒体の回転に伴って浮上するス
ライダに搭載することにより、光ピックアップへッドと
光情報記録媒体との距離を一定に保つことができるの
で、外部共振器の共振器長を一定にすることができ、安
定したレーザ発振を可能にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドの一例を概略的に示す断面図である。

【図２】光ピックアップヘッドの面発光半導体レーザを
概略的に示す断面図である。

【図３】光ピックアップヘッドの別の一例を概略的に示
す断面図である。

【図４】本発明の第二の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す断面図である。

【図５】本発明の第三の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す断面図である。

【図６】受光素子における回折光の受光パターンを模式
的に示す正面図である。

【図７】本発明の第四の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す断面図である。

【図８】本発明の第五の実施の形態の光ピックアップヘ
ッドを概略的に示す斜視図である。

【図９】本発明の第六の実施の形態のスライダに搭載さ
れた光ピックアップヘッドを概略的に示す斜視図であ
る。

【図１０】スライダに搭載された光ピックアップヘッド
を概略的に示す断面図である。

【図１１】従来の光ピックアップヘッドの一例を示す構
成図である。

【図１２】従来のソリッドイマージョンレンズを備えた
光ピックアップヘッドの一部を示す側面図である。

【図１３】従来のスライダに搭載された光ピックアップ
ヘッドの一部を示す側面図である。

【図１４】従来の自己結合型光ピックアップヘッドの一
例を示す構成図である。

【符号の説明】

２面発光半導体レーザ３，１４受光素子４光学素子４ｂ対物レンズ４ｃソリッドイマージョンレンズ１０端面発光半導体レーザ１１反射光学系１７スライダＤ光情報記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者皿山正二東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直方向に共振器を構成してレーザ光を
垂直方向に出射する面発光半導体レーザと、この面発光半導体レーザから出射されたレーザ光を集束
する対物レンズとこの対物レンズにより集束されたレー
ザ光を光情報記録媒体上に照射させるソリッドイマージ
ョンレンズとを光軸を一致させて一体に成形した光学素
子と、この光学素子と前記面発光半導体レーザとを介して前記
光情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、を
備える光ピックアップヘッド。
【請求項２】面発光半導体レーザと受光素子とを光学
素子の対物レンズ上に順に積み重ねて一体に形成した請
求項１記載の光ピックアップヘッド。
【請求項３】水平方向に共振器を構成してレーザ光を
水平方向に出射する端面発光半導体レーザと、この端面発光半導体レーザから出射されたレーザ光を集
束する対物レンズとこの対物レンズにより集束されたレ
ーザ光を光情報記録媒体上に照射させるソリッドイマー
ジョンレンズとを光軸を一致させて一体に成形した光学
素子と、この光学素子と前記端面発光半導体レーザとを介して前
記光情報記録媒体からの反射光を受光する受光素子と、
を備える光ピックアップヘッド。
【請求項４】光の進行方向を９０°回転させる反射光
学系を対物レンズ上に更に備え、この反射光学系と端面
発光半導体レーザと受光素子とを光学素子上に順に並べ
て一体に形成した請求項３記載の光ピックアップヘッ
ド。
【請求項５】複数の受光素子を光学素子の対物レンズ
上に並べて一体に形成し、これらの受光素子における受
光量により光情報記録媒体に対する傾きを検出・修正す
るヘッド傾斜検出・修正手段を備える請求項２又は４記
載の光ピックアップヘッド。
【請求項６】請求項１ないし５のいずれか一記載の光
ピックアップヘッドをアレイ状に並べて形成した光ピッ
クアップヘッド。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか一記載の光
ピックアップヘッドを光情報記録媒体の回転に伴って浮
上するスライダに搭載した光ピックアップヘッド。